La terapia génica

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La terapia génica

En este artículo vamos a hablar sobre la evolución de la genética en el ámbito deportivo, la terapia génica y los distintos genes que caracterizan a un super-atleta.

Las sustancias comúnmente utilizado hasta la actualidad con la propiedad de maximizar el rendimiento deportivo e incrementar el peso corporal magro, tienen como factor limitante la genética de cada individuo. Desde el momento de la concepción, los rasgos característicos de una persona están establecidos. Pero ahora que la ingeniería genética ha llegado, parece como si nos esperara el regulador genético a la vuelta de la esquina.

Aunque se había teorizado sobre la genética durante cientos de años, han sido las obras del monje austríaco Gregor Mendel, desde mediados hasta finales del siglo XIX, las que constituyen los cimientos de la genética contemporánea. Se habla de Mendel como “el padre de la genética moderna”.

El siguiente avance fundamental vino en 1869, cuando Johann Miescher, un médico suizo, aisló una serie de grandes moléculas a las que llamó “ácidos nucleicos” por su ubicación en el núcleo de la célula, así como el pH (ácido). Había aislado dos tipos de ácidos nucleicos: el ácido (ADN) y el ácido (ARN). Aunque éste fue el primer paso capital para desvelar los secretos de las variaciones humanas, no fue hasta principios de los años 50 cuando se unieron todas las piezas del rompecabezas.

Durante los primeros años del siglo XX, la investigación sobre los genes pasó gradualmente del nivel celular al molecular. Aunque las responsables del cambio también fueron diversas estrategias y teorías, la razón principal fueron los adelantos de la tecnología, que permitieron a los científicos realizar estudios más detallados a nivel molecular.

El avance más decisivo en genética llegó en los años 50, primero con los trabajos de Linus Pauling y después con los del tándem premio Nóbel Watson y Crick. La contribución de Pauling tuvo lugar al principio de los años 50, cuando describió la estructura de las moléculas de las proteínas. Según el, tenían la forma de hélices que se movían a la derecha o a la izquierda. Su descubrimiento causó tal impacto que, en 1953, James Watson y Frances Crick, dos emprendedores investigadores afirmaron que también el ADN tenía la forma de una doble hélice, parecida a una escalera de caracol. Se atribuyó tanta importancia al descubrimiento, que Watson y Crick compartieron el premio Nóbel por sus trabajos.

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Investigaciones sucesivas determinaron que el ADN contiene cuatro bases nitrogenadas: las purinas de dos anillos (adenina y guanina) y las primidinas de un solo anillo (timina y citosina).

Para mayor comodidad, los genetistas utilizan las cuatro abreviaturas A, G, T y C. En el ADN, de dos filamentos –que se “desarrollan” para formas filamentos únicos durante la duplicación-, éstos se mantienen unidos por enlaces hidrogenados que conectan pares de bases nitrogenadas. No pasó mucho tiempo después del descubrimiento de la estructura del ADN por Watson y Crick, cuando los científicos empezaron a encontrar aplicaciones médicas. Otras investigaciones llevaron a los hombres de ciencia al descubrimiento de que el ADN no es una entidad simple, sino que está compuesto por segmentos llamados genes.

Los genes pueden ser calificados de “informadores” o “determinadores” del organismo, ya que dirigen y controlan todas las funciones celulares. Sirven de anteproyecto del desarrollo del organismo. Los genes lo controlan todo, desde el color de los ojos y el pelo, hasta el metabolismo.

Además de las características normales (llamadas rasgos), los genes también son los responsables de numerosas enfermedades genéticas.

La información pasa de célula a célula y de generación en generación mediante los ácidos nucleicos contenidos en las estructuras filamentosas llamadas cromosomas, que se encuentran en el núcleo de la célula.

Cada especie viviente tiene un número específico de cromosomas. Los humanos poseemos cuarenta y seis. Durante la reproducción, el espermatozoide y el óvulo contiene cada uno la mitad de los cromosomas (veintitrés cada uno), de manera que cuando se unen suman la cantidad total de cuarenta y seis. Este mecanismo es tan preciso, que, si surge un imprevisto cualquiera, se puede transmitir a la descendencia un número incorrecto de cromosomas, lo cual da lugar a numerosas enfermedades congénitas, siendo la más conocida el síndrome de Down.

¿QUÉ ES LA INGENIERÍA GENÉTICA?

Una vez que los genetistas tuvieron una idea clara de cómo se interrelacionan los genes, el ADN y los cromosomas para generar las variaciones individuales, no pasó mucho tiempo hasta que se hicieron las primeras sugestiones de manipulación. Con Hollywood a la vanguardia, con sus filmes de serie B de los años 50, en los que pululaban todo tipo de mutantes genéticos. A un nivel más real, los primeros intentos serios de manipulación genética no tuvieron lugar hasta finales de los años 60, e incluso entonces los resultados se hallaban lejos de ser una maravilla.

La manipulación de los genes o ingeniería genética –denominación que está sustituyendo a la primera rápidamente- consiste en la alteración o reorganización de los genes con objeto de cambiar el patrón normal de crecimiento de un organismo. Las técnicas empleadas son tan sorprendentes, que muchos filósofos de la investigación las llaman “jugar con Dios”. Los ejemplos siguientes dan una idea del potencial de la ingeniería genética.

¿QUÉ PERMITE LA LLEGADA DE LA INGENIERÍA GENÉTICA?

La llegada de la ingeniería genética permite a los científicos bastantes más cosas que el mero tratamiento de las enfermedades genéticas. Ted Howard y Jeremy Rifkin afirman que la investigación actual contempla la posibilidad de diseñar seres humanos con aparatos digestivos capaces de digerir heno y otras hierbas, ya que los seres humanos tenemos poca capacidad para digerir los vegetales. Los pocos que degradamos, lo hacen bacterias en nuestro lugar. Si no se encuentra suficientemente interesante, ¿Qué parece la inserción de genes vegetales en humanos con objeto de producir una piel capaz de realizar la fotosíntesis? En lugar de tener que consumir carbohidratos, se podría producir cada uno los suyos tomando un poco el sol, que es lo que hacen las plantas.

Un área de investigación que avanza rápidamente, es la de los implantes de tejido fetal. Actualmente se implantan células cerebrales fetales en adultos aquejados de la enfermedad de Parkinson. Las jóvenes células ocupan el lugar de las células muertas o moribundas del paciente, lo cual conduce a un resurgir parcial de las capacidades cognitivas del paciente. Los resultados son excelentes. Dichos pacientes presentan grandes mejoras en materias cognitivas tales como la memoria, el pensamiento y el discurso lógico. Tan sólo la controversia sobre el origen de las células –fetos abortados- ha impedido que el tratamiento mencionado gene aceptación.

Quizá el área de investigación más importante de los últimos años haya sido el diseño de “mapas genéticos”, es decir, la búsqueda de los cromosomas de genes determinados, responsables de ciertos rasgos o características individuales. Dentro de unos pocos años, la “reprogramación” de los genes permitirá a los padres escoger la estatura o el color del pelo y de los ojos de sus hijos.

¿CÓMO SE HACE LA TERAPIA GÉNICA?

La terapia génica es una técnica muy sencilla de explicar y difícil de realizar. Consiste en insertar un gen determinado en las células de un tejido como el músculo. Generalmente se utiliza un virus porque están especializados en introducirse en las células y propagarse rápidamente en plan “ocupas”, tal y como observamos en nosotros mismos después de coger una gripe vírica. Una vez que se escoge el virus, hay que “limpiarlo” para que no provoque enfermedades y “cargarlo” con el gen que nos interesa estudiar. Se inyecta el virus con el gen en el tejido y se espera a que haga su trabajo: introducirse en el ADN y empezar a fabricar proteínas a partir del gen. Después se analizan los resultados para ver que ha cumplido el objetivo.

En el caso de las células musculares se suelen introducir genes relacionados con la mejora del rendimiento muscular, por lo que los músculos suelen ser más voluminosos o más eficaces después de la terapia génica.

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LOS GENES DEL SÚPER-ATLETA

Hay casi 100 genes implicados en el rendimiento muscular, pero pocos se han estudiado en laboratorio, aquí se pueden encontrar los genes más analizados y cómo funcionan:

  • “SUPER-RATÓN” DE GIMNASIO

Seguro que en los bajos fondos de los gimnasios se ha oído hablar de la IGF-1, una sustancia dopante que se inyectan algunos atletas para aumentar la masa muscular. En realidad, la IGF-1 son las siglas del factor de crecimiento I semejante a la insulina (IGF-I) una proteína que provoca la división de las células satélite en los músculos e interviene en la reparación normal del músculo. A partir de los 30 años decrece la cantidad de IGF-1 natural y por esta razón se pierde musculatura al envejecer. Los “Rambos de gimnasio” necesitan inyectarse periódicamente la IGF-1 para no perder la musculatura, con los efectos secundarios que provoca, pero si se introduce el gen IGF-1 en las células con la terapia génica su efecto duraría toda la vida.

En los experimentos de terapia génica con ratones, al introducir el gen IGF-1 se observa un aumento del crecimiento de la masa muscular de hasta un 30% más sin entrenar y hasta el doble cuando hacían entrenamiento con pesas.

  • ¿GENES RÁPIDOS O LENTOS?

En un Mundial de Atletismo es difícil confundir a los velocistas de los fondistas. Los descubridores de talentos saben que el entrenamiento puede cambiar un cuerpo, pero hay algo que no puede cambiar: los genes. Se han encontrado diferencias en los genes de los músculos de velocistas y fondistas en varios estudios. En un estudio australiano se encontró el segundo gen ligado al rendimiento atlético: el gen ACTN-3 (a-actinina-3) que tiene dos variantes conocidas como X o R. La variante R, produce una proteína conocida como actinina que aparece en las fibras rápidas del músculo y que se encuentra (al menos una copia o las dos) en un 95% de los velocistas de élite del equipo Olímpico Australiano. El 20% de la población no tiene esta versión del gen, sino una proteína menos eficaz que compensa su función normal para una vida sin carreras de velocidad.

  • EL IMPRESIONANTE TORO VELGA

La frase “estar como un toro” cobra todo su sentido cuando ves a los toros de la raza azul belga. Estos toros presentan una mutación génica natural que impide el funcionamiento de la miostatina, un inhibidor del crecimiento muscular, por lo que el músculo puede desarrollarse sin control y sin acumular grasa, lo que confiere a esta raza un espectacular aspecto musculoso y una carne magra. Esta mutación también se ha encontrado en humanos de forma natural. Este verano se publicó un artículo sobre un bebé que nació con el doble de músculo y la mitad de grasa que un bebé normal. Su madre es una atleta profesional musculosa son una copia del gen y el niño lleva las dos copias y se ha ido desarrollando de forma sana, como un pequeño culturista de cinco años.

  • RATONES MARATONIANOS

Otro de los genes recientemente descubiertos es el PPAR-d,  es una variante de un gen que produce una proteína implicada en el metabolismo de las grasas y la obesidad. En los experimentos de laboratorio un cambio en un único gen creaba “ratones maratonianos” que podían correr durante mucho más tiempo y recorrer mucha más distancia que los ratones normales (un 76% y un 92% más respectivamente. Además, no ganaban peso cuando eran alimentados con dietas ricas en grasas y calorías. Se trata, además del primer gen descrito hasta ahora cuya activación se produce sin entrenamiento.

  • EPO NATURAL

Después de los últimos escándalos por la entropoyetina, popularmente EPO, muchos deportistas han decidido realizarse análisis hematológicos de rutina para demostrar a los jueces que la concentración de hematocrito elevada es natural y no está producida por inyecciones de forma sintética de esta hormona del riñón, para conseguir que se formen más glóbulos rojos y llegue más oxígeno a los tejidos. Se sabe desde hace tiempo que algunos deportistas de resistencia poseen mutaciones genéticas relacionadas con las células que fabrican EPO o con las células receptoras de EPO. Por ejemplo, el esquiador de fondo finlandés Mäntyranta, medallista de dos olímpicos en 1964 presenta una mutación genética que causa una respuesta muy alta a la eritropoyetina o EPO natural, lo que él y algunos de sus familiares, tienen un hemato muy elevado.

En los experimentos realizados con ratones, en los que se introdujo virus portadores del gen EPO, se consiguieron aumentos de un 81% en los niveles de hemoglobina y hematocrito. Esto facilitó en gran medida la oxigenación muscular, factor determinante a la hora de realizar ejercicio físico aeróbico. Pero el incremento de los niveles de EPO incrementa viscosidad sanguínea y con ello el riesgo de accidentes vasculares.

  • ¿QUÉ UTILIDAD PUEDE TENER LA TERAPIA GÉNICA EN LOS SERES HUMANOS?

Los conocimientos que tenemos en la actualidad, responde Raquel, en cuanto al rendimiento deportivo son muy pocos, nos encontramos muy lejos de poder describir el perfil genético óptimo para alcanzar la élite en un deporte determinado. Pero los avances en genética, salud y ejercicio nos conducen también a un mayor conocimiento en genética y rendimiento deportivo. Por ejemplo, los genotipos asociados a una menor predisposición a enfermedades crónicas como arteriosclerosis, diabetes tipo 2 o hipertensión arterial, se asociarán asimismo con una mejor adaptación al entrenamiento. Del mismo modo, los genotipos asociados a patologías musculares se acompañarán también de una menor ganancia de fuerza muscular con el ejercicio. El conocimiento de los factores genéticos nos podrá ayudar a modular el entrenamiento de manera individual con el fin de optimizar el rendimiento, pero buscando siempre la mejora en la salud del deportista.

  • ¿CUÁNTOS GENES PUEDEN ESTAR IMPLICADOS EN EL RENDIMIENTO DEPORTIVO?

Hay aproximadamente 35.000 genes en el genoma humano. De ellos, los genes “candidatos” en relación con el rendimiento y con el ejercicio para la salud pueden ser aquellos que ya han sido relacionados con determinadas enfermedades cardiovasculares que podrían a su vez afectar a la práctica deportiva. Así tenemos a los genes de la enzima convertidora de la angiotensina (ECA), del angiotensinógeno (AGT), de la apolipoproteína E (gen APOE), etc., cuya variación se ha relacionado con el riesgo de sufrir hipertrofia cardiaca, hipertensión arterial o hiperlipemias. Por otro lado, relacionados con la fisiología del ejercicio podemos estudiar genes que intervengan en determinadas vías metabólicas o sistemas fisiológicos que participan en el ejercicio físico; es decir, genes candidatos relacionados con la fisiología del ejercicio.

Entre otros tendríamos al gen de una creatina quisana específica del músculo (CKMM), los genes a2 y b1 de la Na+-K+ ATPasa, o el gen de la Cintaza de Óxido Nítrico (NOS). La lista de posibles candidatos sería muy larga y podrían pertenecer a casi todos los grupos funcionales de proteínas: hormonas reguladoras, metabolismo muscular, metabolismo lipídico, factores de crecimiento, inflamatorias, etc.

  • ¿CÓMO TRABAJAN LOS GRUPOS DE INVESTIGACIÓN EN LA GENÉTICA DEPORTIVA?

Con el fin de facilitar las investigaciones en este campo, se ha elaborado un “mapa genético del rendimiento” en el que figuran todos los genes humanos que se han visto relacionados, positiva o negativamente con la forma física. Es actualizado anual mente (Rankinen 2001, Rankinen 2002, Pérusse 2003, Rankinen 2004) y en total, exisnten más de 100 genes y marcadores genéticos relacionados con el ejericico. Se encuentran localizados en todos los autosomas (cromosomas no sexuales), el cromosoma X y en el ADN mitocondrial.

  • ¿LLEGAREMOS A SER ATLETAS SIN ENTRENAMIENTO?

No, hay muchos genes que solamente son activados en algunos tipos de células y en momentos determinados de la vida. Una célula muscular en reposo tiene muchos genes inactivados o “dormidos”, que solamente se expresarán cuando el sujeto haga ejercicio. En los deportistas de élite, los niveles de expresión de genes relacionados con el metabolismo muscular, son mucho mayores que en la población sedentaria. Por lo tanto, nunca podremos prescindir del ejercicio porque es imprescindible para estimular la expresión de muchos genes. Esta activación ocurre tras la realización de una sola carga de ejercicio agudo y las adaptaciones al entrenamiento regular se deben al efecto acumulativo de éstos pequeños cambios tras casa sesión de actividad física.

El Instituto ISAF no intenta que este artículo prescribir ni fomentar el uso de ninguna sustancia prohibida. Solo se pretende informar sobre la realidad, para educar al profesional de la actividad física y la salud sobre los riesgos y peligros que corre con el uso de fármacos. Y queda bajo responsabilidad del lector el uso que éste pueda hacer de la información aquí recogida.

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