GENETICA

La genética es el campo de la biología que busca comprender la herencia biológica que se transmite de generación en generaciónEl estudio de la genética permite comprender qué es lo que exactamente ocurre en el ciclo celular, y reproduccion, de los seres vivos y cómo puede ser que, por ejemplo, entre seres humanos se transmitan características biológicas genotipo, caracteriticas físicas fenotipo, de apariencia y hasta de personalidad.

El principal objeto de estudio de la genética son los genes, formados por segmentos de ADN  y ARN , tras la transcripicion deARNmensajero, ARNribosimico y ARNtransferencia,los cuales se sintetizan a partir de ADN. El ADN controla la estructura y el funcionamiento de cadacélula, con la capacidad de crear copias exactas de sí mismo, tras un proceso llamado replicación,en el cual el ADN se replica.

En 1865 un monje estudioso de la herencia genética llamado Gregor Mendel observó que los organismos heredan caracteres de manera diferenciada. Estas unidades básicas de la herencia son actualmente denominadas genes

En 1941 Edward Lawrie Tatum y George Wells Beadle demuestran que los genes codifican proteínas; luego en 1953 James D. Watsony Francis Crick determinan que la estructura del ADN es una doble hélice en direcciones antiparalelas, polimerizadas en dirección 5' a 3', para el año 1977 Fred Sanger, Walter Gilbert, y Allan Maxam secuencian ADN completo del genoma del bacteriófago y en 1990 se funda el Proyecto Genoma Humano.

Avances de la Genética 
En el año 2003, los científicos que participaron en el proyecto Genoma Humano, que comenzó en 1990, completaron la secuencia de las casi 3.000 millones de "letras" que encierran las instrucciones genéticas humanas. Este importante logro cambiará la medicina para siempre, mientras los científicos avanzan rápidamente hacia su meta de identificar todos nuestros genes y saber qué función cumple cada uno.

Este logro llega después de dos décadas de rápido progreso en la genética humana, la rama de la biología que estudia la herencia. Los científicos han descubierto muchos genes que cumplen funciones importantes en las enfermedades humanas.

Por ejemplo, el defecto genético responsable de la forma hereditaria de retraso mental más común, el síndrome de X frágil, fue identificado por becarios de March of Dimes. Otros hallazgos identificaron mutaciones (cambios) genéticas específicas responsables por:

• La fibrosis quística, un trastorno de los pulmones y del sistema digestivo que suele ser fatal.
• La acondroplasia, una forma de enanismo.
• Las neurofibromatosis, enfermedades hereditarias del sistema nervioso.
• La Retinitis pigmentosa, un grupo de condiciones hereditarias que causan la pérdida de la visión.
• Algunas formas hereditarias de enfermedad cardíaca.
• El cáncer de mama y colon familiar.

El ritmo de estos descubrimientos debería acelerarse ahora que los científicos tienen un catálogo casi completo de nuestros genes.

Identificar los genes que causan las enfermedades puede ser un primer paso hacia el desarrollo de tratamientos científicos, como nuevas drogas o terapias con genes, en las que se utiliza un gen sano para reemplazar uno ausente o defectuoso.

Saber más sobre nuestra constitución genética seguramente permitirá desarrollar también un método más individualizado de medicina preventiva. Es posible que pueda someterse a cada persona a determinadas pruebas para saber si es especialmente susceptible a ciertas enfermedades y así poder tomar las medidas necesarias para prevenirlas.

Herencia Multifactorial 
Algunas veces son muchos los factores que pueden dar lugar a un defecto de nacimiento. Por 

ejemplo, los genes de uno o ambos padres pueden interactuar entre sí y recibir la interferencia de factores ambientales por lo general no identificables. Aún no se conoce bien el mecanismo por el que se producen este tipo de defectos de nacimiento.

Las condiciones que se consideran causadas por herencia multifactorial (cuando no son parte de un síndrome conocido) incluyen:

• Labio leporino y paladar hendido: malformaciones de la boca
• Pie torcido: deformidades del tobillo o del pie
• Muchos defectos cardíacos congénitos
• Diabetes mellitus: metabolización anormal del azúcar, que suele aparecer en una etapa posterior de la vida
• Ciertas formas de cáncer
• Alta presión arterial
• Diferentes malformaciones del tracto genital y urinario
• Ciertas malformaciones del cerebro y de la médula espinal

La Genética y los Rasgos Hereditarios 

La ciencia moderna nos ha ayudado a entender por qué diferentes generaciones de una familia tienen el mismo color de ojos o calvicie, así como otros rasgos hereditarios, ya sean útiles, inocuos o nocivos, o por qué a veces se dan aunque no haya antecedentes en la familia. Los genes, responsables de estos rasgos, son pequeñísimos paquetes de información que contienen instrucciones sobre cómo se desarrollan y funcionan nuestros cuerpos. 

Algunas veces, un gen anormal puede causar o contribuir a la aparición de un defecto de nacimiento. Los defectos de nacimiento son condiciones anormales de:

• La estructura del cuerpo (como la acondroplasia, una forma de enanismo)
• Funcionamiento (como el síndrome de X frágil, una forma de retraso mental)
• Química del organismo (como la enfermedad de Tay-Sachs, en la cual la ausencia de una encima causa retraso mental y la muerte principalmente en personas de ascendencia judía europea oriental o canadiense francesa)
• Se han identificado varios miles de defectos de nacimiento diferentes. Se dan en uno de cada 28 nacimientos y afectan a millones de familias.

Los defectos de nacimiento también pueden ser resultado de factores ambientales, como abuso de drogas o alcohol, ciertas infecciones o la exposición a ciertos medicamentos u otros productos químicos. Con frecuencia, los defectos de nacimiento parecen reflejar una combinación de herencia y entorno. 

El asesoramiento en genética ayuda a las personas a identificar y entender qué rasgos particulares pueden transmitir a sus hijos y también a determinar los riesgos particulares que podrían influir sobre el resultado del embarazo

ENFERMEDADES GENETICAS

Las enfermedades de origen genético se clasifican en:
1. Las enfermedades cromosómicas son aquellas que afectan el número o la estructura de los cromosomas. Se estima que el genoma humano está compuesto por 30.000 a 50.000 genes, que se distribuyen en los 23 pares de cromosomas. Se calcula que el número de genes por cromosoma es de alrededor 3.000 en el cromosoma 1, el más grande, a poco más de 200 en el cromosoma Y, el más pequeño de los cromosomas humanos. En consecuencia, las alteraciones cromosómicas afectan, en general, el número o la estructura de muchos genes. Las alteraciones numéricas de los cromosomas se denominan aneuploidías (euploide significa el número "correcto" de cromosomas) y modifican el número euploide de 46 cromosomas. Las poliploidías son la presencia de uno o más sets haploides completos de cromosomas adicionales (Ej: 69, XXX o triploidía). Una trisomía es la presencia de un cromosoma adicional (Ej: 47,XY,+21 o trisomía 21). En la mayoría de los casos, se produce por una no disyunción de los cromosomas durante la meiosis, de manera que, al ocurrir la fecundación por el otro gameto normal haploide, el cigoto recibe tres copias de un cromosoma en lugar de dos. En otros casos, la trisomía ocurre por un error en la mitosis, produciéndose una aneuploidía en mosaico, es decir, 2 o más líneas celulares con constitución cromosómica diferente (Ej: 47,XX,+18/46,XX o trisomía 18 mosaico). Los estudios citogenéticos de restos de abortos han demostrado que se producen trisomías de todos los cromosomas; sin embargo, las únicas trisomías completas (no mosaico) que se observan en el recién nacido son las de los autosomas 13, 18 y 21 que son cromosomas con bajo número de genes, y las de los cromosomas sexuales. Esto sugiere que los desbalances de un gran número de genes son incompatibles con la vida extrauterina. La pérdida de un cromosoma completo omonosomía es también letal, salvo la pérdida del segundo cromosoma sexual (cariotipo 45, X), que resulta en el fenotipo del síndrome de Turner.
Otro tipo de alteraciones son las estructurales. Existen varios tipos, como las deleciones (pérdida de un segmento cromosómico), duplicaciones, inversiones, cromosomas en anillo, etc. Las traslocaciones consisten en el intercambio de material entre uno o más cromosomas. Las traslocaciones balanceadas, es decir, sin pérdida o ganancia aparente de material genético, son habitualmente asintomáticas, salvo cuando éstas interrumpe el marco de lectura de un gen, o por pérdida o ganancia de material no visible al análisis citogenético. Sin embargo, las personas con traslocaciones balanceadas tienen riesgo de producir gametos no balanceados, resultando en cigotos con monosomías o trisomías parciales, es decir, que afectan segmentos de uno o más cromosoma(s).
2. Enfermedades monogénicas o mendelianas: Son aquellas que afectan a un solo gen. La base de datos de OMIM (Online Mendelian Inheritance in Man) lista varios miles de fenotipos diferentes. Se reconocen los patrones de herencia autosómicos, tanto recesivos como dominantes, y ligados a los cromosomas sexuales, X e Y. Las enfermedades recesivas se producen por mutaciones en ambas copias o alelos de un gen; en cambio, las dominantes requieren mutaciones en una sola copia. Las condiciones ligadas al cromosoma X suelen manifestarse clínicamente en los hombres, pues ellos poseen sólo un X, y por lo tanto, una sola copia de los genes contenidos en este cromosoma. Las mujeres, teniendo dos X, son portadoras, habitualmente asintomáticas. Sin embargo, algunas enfermedades ligadas al X pueden manifestarse en mujeres por alteraciones en el patrón al azar de inactivación del cromosoma X.
Al evaluar a un paciente o familia con una enfermedad monogénica, es muy relevante establecer correctamente el patrón de herencia, pues ello permite informar a los familiares sobre las posibilidades de recurrencia. Los individuos afectados por condiciones recesivas, como la fibrosis quística, albinismo, etc., son homocigotos para el gen específico mutado. Sin embargo, es frecuente que las mutaciones de cada alelo sean distintas, lo que se conoce como heterocigoto compuesto. Salvo excepciones, los padres de una persona con una condición recesiva son portadores heterocigotos, es decir, tienen un alelo con la mutación y otro con la copia normal ("wild type") del gen. Esto implica que esta pareja tiene un 25% de probabilidades para cada embarazo subsecuente de tener un hijo afectado, y cada hermano sano del paciente tiene 2/3 de probabilidades de ser portador. Las condiciones dominantes, como la acondroplasia y las neurofibromatosis, se manifiestan en los heterocigotos. Los afectados tienen un 50% de probabilidades de que sus hijos hereden la mutación. Los fenotipos de las personas homocigotas para afecciones dominantes suelen ser más severos que las de los heterocigotos. Muchas condiciones dominantes surgen por mutaciones nuevas o de novo. En estos casos, no se puede excluir en forma absoluta la posibilidad de recurrencia por el fenómeno de mosaicismo gonadal, es decir, la presencia potencial de otras células germinales con la mutación. En las condiciones ligadas al X, como la hemofilia o la distrofia muscular de Duchenne, las madres portadoras tienen un 50% de probabilidades de que sus hijos hombres estén afectados, y un 50% de que las hijas mujeres sean portadoras.
3. Herencia no mendeliana: Existen algunas excepciones a los patrones de herencia de enfermedades mendelianas, las que se conocen también como herencia no tradicional.

• Herencia mitocondrial. La mayorías de las más de 70 proteínas de la cadena transportadora de electrones (CTE) están codificadas por genes nucleares. Sin embargo, cada mitocondria contienen múltiples copias del ADN mitocondrial (ADNmt), en el cual están codificados 13 proteínas de la CTE, 2 subunidades de ARN ribosomales y los 22 ARN de transferencia necesarios para la síntesis de las proteínas mitocondriales. Las mitocondrias del cigoto son aportadas principalmente por el óvulo, por lo que las mutaciones del ADNmt producen enfermedades que se heredan a través de la línea materna, pero que, a diferencia de las ligadas al X, se manifiestan tanto en hombres como en mujeres.
• Impronta. Si bien la mayoría de los genes se expresan de la misma manera si son de origen paterno o materno, se estima que un 1% de los genes humanos están sometidos a impronta, es decir, se heredan "marcados" como de origen materno o paterno, y se expresan preferentemente de una u otra copia. Por ejemplo, en el cromosoma 15, hay genes que se expresan únicamente de la copia heredada del padre, y al menos un gen que se expresa de la copia materna. Por esta razón, la pérdida de contribución paterna de genes de esta región resulta en el síndrome de Prader-Willi, y la ausencia de la copia materna, en el síndrome de Angelman. Los mecanismos más comunes de la pérdida de contribución biparental de genes son las deleciones y la disomía uniparental, es decir, la presencia de 2 copias de un cromosoma, pero ambas de un mismo progenitor.
• Mutaciones dinámicas o expansión de tripletes. Las mutaciones generalmente se heredan de manera estable, es decir, sin cambio entre una generación y otra. Sin embargo, ciertas enfermedades se manifiestan dependiendo de quien transmite la mutación o, aún más, algunas muestran el fenómeno de "anticipación", en que individuos de generaciones subsecuentes manifiestan la enfermedad más precozmente y/o con mayor severidad. Esto se debe a que un tipo especial de mutaciones, la amplificación de tripletes, puede expandirse durante la meiosis. Por ejemplo, el síndrome de X Frágil, una causa común de retraso mental ligado al X, se produce por una expansión del triplete CGG normalmente presente en el extremo 5´ no traducido del gen FMR1. Individuos normales tienen 5 a 50 copias del triplete CGG. Existen individuos asintomáticos que tienen 50 a 200 tripletes, lo que se denomina una premutación. Durante la meiosis, especialmente en la oogénesis, una premutación puede expandirse a más de 200 repeticiones CGG, lo que conduce a inactivación del gen por metilación y a la manifestación del fenotipo.

4. Herencia multifactorial. La mayoría de las enfermedades se producen por una interacción entre gen(es) predisponente(s) y factor(es) ambiental(es). La colaboración de los genes se hace evidente al considerar que, para muchas enfermedades comunes, el riesgo de recurrencia para los parientes es mayor que el riesgo de la población general, pero que disminuye a medida que se aleja el grado de parentesco (ver tabla 1). La mayoría de los factores genéticos que constituyen factores de riesgo o protección de las enfermedades comunes no han sido determinados, pero están siendo investigados.