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GENOMA HUMANO
LABORATORIO N. 11
Diana María Gualtero Leal
¿Qué es el Genoma?


Es el AND de un organismo, incluyendo sus
genes. Los genes llevan la información
necesaria para la fabricación de las proteínas
requeridas por el organismo.
Estas proteínas determinan, cómo se ve el
organismo, cuán bien metaboliza los
alimentos o enfrenta una infección, entre
otras cosas.

El AND está conformado bases químicas (A,
T, C y G) repetidas millones o billoness de
veces en el genoma. El genoma humano
tiene 3 billones de pares de bases.

El orden de las bases es As, Ts, Cs, y Gs;
éste define la diversidad de la vida
Proyecto del Genoma Humano


Es un proyecto que fue
coordinado
por
el
Departamento
de
Energía de los Estados
Unidos y los Institutos
Nacionales de Salud.
Inició en 1990 y se
planeó completar en el
2005, pero el rápido
avance
tecnológico
permitió su culminación
en el 2003.
Objetivos del Proyecto Genoma Humano




Identificar los 20,000-25,000 genes del ADN
humano
Determinar la secuencia de los 3 billones de
pares de bases que componen el ADN
humano
Almacenar esta información en bases de
datos
Crear mapas físicos y genéticos del genoma
humano
Mejorar
las herramientas para el análisis de
datos
Transferir la tecnología relacionada al sector
privado
Dirigir los aspectos éticos , legales y sociales
(ELSI) que se originen del proyecto
Para lograr estos objetivos se estudió también
el ADN del ratón de laboratorio, la mosca de la
fruta, la levadura Saccharomyces cerevisiae, el
nematodo Caenorhabditis elegans, y la
bacteria Escherichia coli.
 Mapas
genéticos:
indican la posición
relativa
de
los
diferentes genes.
 Se
estudió
la
transmisión
de
caracteres
hereditarios, capaces
de ser objetivados de
una generación a otra
en grandes familias.

 Mapas
físicos:
muestran
la
secuencia
de
nucleótidos en la
molécula de ADN que
constituye
el
cromosoma.
Se
obtiene la secuencia
de nucleótidos de un
gen.
Secuenciación de ADN por
ordenador con letras y
colores
Beneficios Prácticos de Estudiar el ADN


El conocimiento de los efectos de las
variaciones en el ADN entre los individuos
puede dar origen a nuevas maneras de
diagnóstico, tratamiento y prevención de los
desórdenes que nos afectan.
Aplicación en el cuidado de la salud,
agricultura, producción de energía y
remediación ambiental.
Participantes del Consorcio Internacional
del Proyecto Genoma Humano
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

National Institutes of Health (NIH)
National Human Genome Research Institute
(NHGRI)
U.S. Department of Energy (DOE)
Universidades y centros de investigación de
Estados Unidos, China, Reino Unido,
Francia, Japón y Alemania
Pasado del PGH



Tecnología molecular de los ácidos nucleicos
(fragmentación, hibridación, secuenciación y
amplificación) desarrollada a partir de 1975
Descubrimiento de los «cromosomas artificiales
de levadura» (YACs) permiten incorporar grandes
fragmentos de ADN de cientos de miles, e incluso
millones (MegaYACs), de pares de bases de
longitud
Revolución de la informática de los años ochenta
que permite analizar y comparar las secuencias
obtenidas.
Beneficios del PGH
Medicina Molecular:
 Mejorar el diagnóstico de enfermedades
 Detección temprana de la predisposición
genética a la enfermedad
 Creación de medicamentos
 Terapia genética y sistemas de control para
los medicamentos
 Farmacogenética


El aumento de los mapas genómicos ayuda
a los científicos a encontrar los genes
asociados a condiciones genéticas como la
distrofia, neurofibromastosis, cáncer de
colon, mal de Alzheimer, entre otros
Caracterizada por prestar atención a la causa
de la enfermedad
Aplicaciones ambientales y Energía
Uso de la investigación genómica de
microorganismos para:
 Crear
nuevas
fuentes
de
energía
(biocombustibles)
 Desarrollar
técnicas de monitoreo para
detectar contaminantes
 Remediación ambiental
 Retención del carbono

Las nuevas técnicas genéticas permiten
establecer la diversidad de microorganismos e
identificar aquellos que son importantes en el
mantenimiento o restauración de la función e
integridad de los ecosistemas

Monitoreo y predicción del cambio ambiental

Modelos para conocer las
biológicas y la historia evolutiva
interacciones
Evaluación del Riesgo (Risk Assessment )
Evaluación
del riesgo y el daño para la salud
ocasionado por la exposición a la radiación,
incluyendo bajas dosis de exposición, a los
químicos y a las toxinas causantes del cáncer
Reducción
de la probabilidad de mutaciones
hereditarias
Las diferencias genéticas entre las personas las
hace más susceptibles o resistentes a tales
agentes
Bioarqueología, Antropología, Evolución y
Migración Humana



Estudio de la evolución a través de las
mutaciones en la línea germinativa de los
linajes
Estudio de la migración de diferentes grupos
poblacionales basados en la herencia
genética de las hembras
Estudio de las mutaciones en el cromosoma
Y para señalar el linaje y la migración de los
machos

Conocimiento de la evolución humana

La comparación genética entre humanos y otros
organismos ha conducido al descubrimiento de
genes similares asociados con enfermedades y
características

La comparación de las secuencias del ADN de
diferentes microbios proporcionará nuevos ideas
acerca de la relación entre los tres reinos de la
vida: archaebacteria, eukaryota y prokaryota.
Agricultura,
Crianza
Bioprocesamiento





de
Ganado
y
Cosechas resistentes a la sequía, a las
enfermedades y a los insectos
Animales de granja más saludables,
productivos y resistentes a las enfermedades
Producción más nutritiva
Biopesticidas
Vacunas comestibles incorporadas en los
alimentos

Reducción de costos y suministro de alimentos
más nutritivos y sin pesticidas

Plantas de tabaco modificadas por ingeniería
genética para producir una enzima bacteriana
que descompone explosivos como TNT y la
dinitroglicerina

Los residuos que tardarían años en
descomponerse pueden eliminarse si se hacen
crecer estas plantas en el área contaminada
ADN Forense (Identificación)

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


Identificar potenciales sospechosos cuyo
ADN pueda compararse al ADN dejado en la
escena del crimen
Exonerar a personas acusadas injustamente
Identificar víctimas de crímenes y catástrofes
Identificar la paternidad y otros parentescos
Identificar especies en peligro y protegidas
como ayuda a los oficiales de vida salvaje




Detectar bacterias y otros microorganismos
que puedan contaminar el aire, el agua , el
suelo y los alimentos
Encontrar afinidad entre el donante de
órganos y los receptores en el transplante de
órganos
Determinar el pedigrí en linajes de ganado y
cultivos
Autenticar artículos de consumo como el
caviar y el vino

Cualquier organismo puede ser identificado
al secuenciar las regiones del ADN que son
únicas para cada especie

Para la identificación de individuos los
forenses rastrean cerca de 10 regiones del
ADN que varían de persona a persona y
usan los datos para crear un perfil del
individuo (DNA fingerprint)
Campos de Estudio derivados del PGH
Bioinformática
 Incluye el almacenamiento, recuperación y
comparación de secuencias del ADN dentro
de determinadas especies y entre especies
 Utiliza
computadoras y tecnología de
avanzada para manejar y analizar los datos
generados por el secuenciamiento del ADN
 Permite identificar los genes, determinar su
función y establecer las relaciones evolutivas
Farmacogenética



Es el estudio de cómo la herencia genética
del individuo afecta la respuesta del cuerpo a
los medicamentos
Elaboración de medicamentos que están
relacionados con la genética del paciente
Se conoce la respuesta del individuo a un
medicamento específico, dado que tiene en
cuenta las diferencias sutiles entre individuos



En 5 a 10 años los pacientes podrán
practicarse un test genético de rutina antes
de recibir prescripción médica
Estos diagnósticos se desarrollan en DNA
microarrays (DNA chips o gene chips)
DNA microarrays permite al investigador
comparar la actividad de miles de genes en
células normales y alteradas de muestras de
tejidos




Beneficios de la Farmacogenética:
Medicinas más poderosas: creación de
medicinas basadas en las proteínas, enzimas y
moléculas de RNA asociadas a los genes y a
las enfermedades
Medicinas más seguras de primera vez: el
doctor será capaz de analizar el perfil genético
del paciente y formulará el tratamiento más
indicado
Métodos exactos de determinar las dosis del
medicamento: disminuye la probabilidad de
sobre dosis
Protección
adecuada contra la enfermedad:
Detección temprana de los desórdenes
genéticos y aplicación de la terapia adecuada
 Vacunas de ADN o ARN
Mejoramiento en el descubrimiento de los
medicinas y en los procesos de aprobación de
las mismas
Disminución del costo total del cuidado de la
salud





Dificultades de la Farmacogenética
Complejidad de la variación genética que
afecta la respuesta a los medicamentos
Medicación limitada
Falta de incentivo de las farmacéuticas a
desarrollar medicamentos exclusivos para
una determinada población
Se necesita expandir el conocimiento al
personal de farmacia y a los médicos
Prueba Génica
 Examinación
directa del ADN; algunos
incluyen pruebas bioquímicas para las
enzimas y proteínas y, para la examinación
de cromosomas teñidos o fluorescentes
 Las pruebas genéticas se realizan para:
 Detectar al portador de un gen de un
desorden genético
 Diagnóstico genético de preimplantación:
rastreo de defectos genéticos en embriones
usados en fertilización in vitro






Diagnóstico prenatal
Examinación del recién nacido
Evaluación presintomática para predecir
desórdenes en la adultez (enfermedad de
Huntington)
Evaluación presintomática para evaluar el
riesgo de posibles cánceres y del mal de
Alzheimer
Confirmación del diagnóstico de un individuo
sintomático
Evaluación de identidad/forense
Terapia Génica






Técnica que corrige los defectos en los genes que
pueden ocasionar una enfermedad
Un gen normal es insertado en un lugar no
específico dentro del genoma para reemplazar a un
gen no funcional
Un gen anormal puede ser cambiado a uno normal
por recombinación de homólogos
Un gen anormal puede reparase por mutación
selectiva inversa
Se emplea un vector para transmitir el gen
terapéutico a las células del paciente
.
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


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

Algunos vectores empleados:
Retrovirus
Adenovirus
Virus adeno asociados
Virus de Herpes simplex
Otros métodos empleados:
Liposomas
Introducción directa del ADN terapéutico
Enlace químico del ADN a receptores
celulares





Dificultades de la Terapia Génica:
Respuesta Inmune
Problemas con los vectores virales
Desórdenes multigenes
Terapia Génica de corta vida
ADN Forense
Se emplea la porción de la secuencia del ADN
que varía entre individuos
 Para generar el perfil del individuo se pueden
emplear muestras de sangre, hueso, cabello y
otros tejidos corporales
 Tecnologías usadas:
 Restriction
Fragment Length Polymorphism
(RFLP):
Técnica para el análisis de fragmentos de ADN de
longitud variable





Análisis de PCR : realiza millones de coias
del AND de una muestra bilógica
Análisis STR (Short tandem repeat ): evalúa
regiones específicas (loci) del ADN nuclear
Análisis del ADN mitocondrial:análisis de
muestras de cabello, dientes huesos que no
presentan ADN nuclear
Análisis del Cromosoma Y: pruebas de
paternidad
Organismos
Modificados
y
Alimentos
Genéticamente
Uso de la tecnología del ADN recombinante
para combinar genes de diferentes
organismos
 Los
productos de los organismos GM
incluyen
fibras,
medicinas,
vacunas
alimentos e ingredientes de alimentos
Beneficios
Cultivos
 Mejor sabor y calidad

Reducción en el tiempo de maduración
 Aumento del rendimiento, tolerancia al estrés
y de nutrientes
 Resistencia
mejorada a enfermedades,
pestes y herbicidas
Animales
 Incremento en la productividad, resistencia
 Mejor producción de carne, leche y huevos
 Mejoramiento de la salud y de los métodos
de diagnóstico

Ambiente
 Bioinsecticidas y biofertilizantes
 Conservación del suelo, agua y energía
 Bioprocesamiento
de los productos
silvicultura
 Mejor procesamiento de residuos
Sociedad
 Aumento de la seguridad alimentaria
de
Controversia
Seguridad
 Impacto potencial a la salud humana, al
ambiente y pérdida de biodiversidad
Acceso y Propiedad Intelectual
 Dominio de la producción de alimentos por
algunas compañías
 Aumento de la dependencia de los países en
vía de desarrollo
 Explotación
extranjera de los recursos
naturales
Etica
 Pérdida del valor inhato del organismo
 Interferencia con la naturaleza al mezclar
genes
 Estrés para el animal
 Objeción a consumir alimentos modificados
Sociedad
 Nuevos avances pueden ser ocultos por los
países ricos
Comportamiento Genético
El
comportamiento involucra múltiples genes
Requiere el análisis de familias y poblaciones
para comparar aquellos que muestren
determinadas características con los que no
Que indica que el comportamiento tenga
una base biológica?
 Es específico de una especie
Se
reproducen
comportamientos
de
generación en generación
El comportamiento cambia en repuesta a las
alteraciones en la estructura biológica


En los humanos algunas enfermedades son
hereditarias
El comportamiento tiene historia evolutiva
que se mantiene entre las especies
relacionadas
Aspectos Legales,
Sociales (ELSI)



Éticos,
Políticos
y
Promueve la educación;
ayuda a conducir la
investigación genética y a formular políticas
relacionadas con el aspecto médico y público
Un reto es mantener la privacidad de las personas y
los grupos que contribuyen a los estudios de
secuenciamiento del ADN
Cómo los resultados de los estudios pueden
generar problemas étnicos, uso incorrecto de la
información por los empleadores, escuelas y cortes
Objetivos
 Evaluar los aspectos originados por la
integración de las tecnologías del ADN en las
actividades públicas de la salud
 Indagar acerca de cómo el conocimiento
genético interactúa con las perspectivas
filosóficas, teológicas y éticas
 Explorar cómo los factores étnicos, raciales y
socioeconómicos
afectan
el
uso
conocimiento e interpretación de la
información genética
Explorar el uso de la información genética y
desarrollar políticas de manejo
 Discriminación Genética
Discriminación contra un individuo o contra los
miembros de una familia debido a las
diferencias en el genoma
 Health
Insurance
Portability
and
Accountability Act de 1996 proporciona
protección contra la discriminación genética

Preguntas de Discusión



Cuál es el efecto emocional y psicológico del
individuo al que se le ha dicho que es
positivo para una enfermedad genética
incurable?
Debe realizarse un test genético a miembros
de una familia aunque no estén en total
acuerdo?
Deben los padres realizar un test genético a
su hijo?


Debe permitirse el acceso a las bases de
datos genéticas en caso de problemas de
parentesco?
Debe el estado recolectar la información
genética de sus ciudadanos?