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- Este artículo trata sobre los tipos de clonación.
- Inicialmente, vamos a ver qué es la clonación artificial.
- Seguidamente, veremos la clonación a diferentes escalas: La clonación génica, de células y de organismos.
- También veremos un tipo de clonación supremamente importante: la clonación terapéutica.
- Igualmente, exploraremos los principales métodos de clonación de organismos completos.
- Finalmente, repasaremos las aplicaciones y desventajas de la clonación animal.
¿Qué es la clonación artificial?
La clonación artificial es un proceso que se desarrolla con el fin de crear de clones de genes, células u organismos enteros. No se trata de un proceso natural, sino que es producto de la intervención humana y se lleva a cabo en laboratorios.
Para su aprovechamiento, la clonación artificial hace uso de los mismos mecanismos que subyacen a la clonación natural; sin embargo, en este el procedimiento suele ser modificado en función su objetivo.
Las bacterias se reproducen constantemente mediante un proceso de división celular que genera clones de sí mismas. Este tipo de reproducción asexual es un ejemplo de clonación natural, ya que los nuevos individuos son genéticamente idénticos a su progenitor.
El evento de clonación artificial más recordado de la historia es la creación de la oveja Dolly en 1996 por científicos del Roslin Institute en Edimburgo, Escocia. Fue un hito importante en la biotecnología y la ingeniería genética, pues fue la primera vez que se clonó con éxito un mamífero a partir de una célula adulta. La creación de Dolly generó un gran interés en la clonación, tanto en la comunidad científica como en el público en general, y también desencadenó un debate ético y social sobre los posibles riesgos y beneficios de la clonación.
Fig. 1- La oveja Dolly, el primer mamífero clonado a partir de una célula somática adulta.
La clonación artificial se aplica ampliamente en los diversos niveles de organización de los organismos: desde segmentos de material genético (ADN) hasta organismos enteros. A continuación, exploraremos cada uno.
Clonación génica
La clonación génica es la producción de copias idénticas de un segmento de ADN específico, como un gen, para su estudio o producción controlada.
La clonación génica (o clonación de genes), también denominada clonación molecular (o de ADN), implica la replicación de material genético. Aunque cualquier segmento de ADN —o de otro tipo de material genético, como el ARN— puede ser clonado, la clonación de genes enteros (que compete a la ingeniería genética) es el procedimiento más común. La clonación molecular es una técnica importante para las investigaciones biomédicas.
Cuando se aplica al ADN, esta forma de clonación suele llevarse a cabo mediante la PCR (in vitro). Aunque, también puede insertarse el ADN en un organismo hospedero (in vivo) —como una bacteria o una levadura— que hace copias del ADN y/o produce la proteína que este codifica-
Para obtener más información sobre la clonación in vitro e in vivo consulta nuestro artículo sobre la Clonación,
Para clonar el ARN, se utiliza a menudo una técnica conocida como PCR con transcripción inversa. En este proceso, el ARN se convierte en ADN complementario (cDNA) mediante la acción de una enzima llamada transcriptasa inversa, y luego se amplifica mediante PCR convencional. El cDNA resultante puede ser utilizado para estudiar la expresión génica o producir grandes cantidades de proteínas. Este ADN puede volver a convertirse en ARN si es necesario. En todos los casos, estos procesos de clonación génica dan como resultado muchas copias idénticas del material genético original.
Clonación de células
La clonación celular es la creación células genéticamente idénticas a partir de una célula original.
Además de la clonación celular en organismos unicelulares, también es posible la clonación de las células de organismos pluricelulares.
Clonación de organismos unicelulares
En realidad, la clonación de organismos unicelulares, como las bacterias y las levaduras, no es realmente una clonación artificial; simplemente, se proporcionan las condiciones ideales para que se lleve a cabo la reproducción asexual natural que estos organismos ya realizan.
Clonación de células de organismos multicelulares
La clonación de células de organismos pluricelulares se realiza, generalmente, de la siguiente manera:
En un cultivo celular, cuando se aplica a células animales.
En cultivo de tejidos vegetales, cuando se cultivan células vegetales.
En cultivo fúngico, cuando se cultivan células fúngicas de hongos.
El cultivo de tejidos vegetales, también conocido como micropropagación, coloca muestras de tejido vegetal en medios que contienen hormonas de crecimiento vegetal y todos los nutrientes necesarios para su desarrollo. Estas secciones de tejido vegetal (conocidas como explantes) acaban convirtiéndose en masas de tejido (conocidas como plántulas).
Estas plántulas pueden transferirse al suelo, donde crecen hasta convertirse en copias idénticas de la planta madre, o mantenerse como reserva de células vegetales para su uso en otros experimentos. Estos mismos principios también pueden utilizarse para cultivar tejidos en el laboratorio; de esta manera, se elimina la necesidad de criar o clonar un organismo entero para obtenerlos.
El proceso exacto empleado para este tipo de clonación varía en función de la fuente de las células que se clonan, pero básicamente sigue el mismo principio: Las células se aíslan del organismo multicelular y se colocan en un recipiente, que contiene todos los nutrientes y se encuentra bajo condiciones controladas (que simulan las de su entorno natural) o necesarios para que las células se desarrollen y se multipliquen.
Las células pueden flotar libremente en el medio, o adherirse a las superficies del recipiente.
Por lo general, estas células son inmortalizadas; lo que significa que se dividen ilimitadamente en el laboratorio, sin entrar en senescencia (estado de interrupción de la división celular). Estos tipos de células se conocen como líneas celulares. Mientras que las células utilizadas en los cultivos que no son inmortalizadas se denominan estirpes celulares.
Una línea celular es una población de células cultivadas en laboratorio, mientras que una estirpe celular es un subconjunto de esa línea celular que se ha seleccionado por tener ciertas características específicas.
Debido a la densidad celular, las líneas celulares inmortalizadas, pueden entrar en latencia (aunque no se vuelven senescentes). Esto se evita mediante un proceso conocido como pasaje, en el que un pequeño número de células se retira del cultivo y se coloca en un nuevo recipiente, con lo que se reduce masivamente la densidad celular.
Las células animales utilizadas en cultivos celulares suelen proceder de tejidos cancerosos, ya que es la forma más fácil de que sean inmortales (las células cancerosas proliferan sin parar), aunque también se puede introducir un gen inmortalizador en las células.
Los ejemplos de líneas celulares que se muestran son:
- Las células HeLa (Fig. 1), procedentes del cáncer de cuello de útero de Henrietta Lacks.
- Las células Cho (Fig. 2), procedentes de células de ovario de hámster chino.
Las células HeLa son una de las líneas celulares más utilizadas en laboratorios biológicos y farmacéuticos. Provienen de Henrietta Lacks, una mujer estadounidense afroamericana, quien falleció en 1951 por un cáncer de cuello de útero. Sus células fueron cultivadas como parte de una estudio para probar el origen y desarrollo de cánceres cervicales invasivos y no invasivos, por científicos del hospital John Hopkins.
¡Las células originales fueron cultivadas en 1952 y siguen dividiéndose!
Clonación de organismos
La clonación de organismos es la creación de copias genéticamente idénticas de individuos.
En lugar de clonar células individuales, a veces se clonan organismos enteros. La clonación de organismos generalmente se realiza con fines reproductivos, lo que se conoce como clonación reproductiva, o con fines médicos, lo que se denomina clonación terapéutica.
En teoría, la clonación de organismos enteros puede aplicarse a cualquier organismo vivo, incluidos los seres humanos. Sin embargo, la clonación de seres humanos es de hecho un procedimiento ilegal en todo el mundo, ya que su implementación plantea preocupaciones éticas sobre el valor intrínseco de la vida.
Clonación reproductiva
La clonación reproductiva es la creación de copias de un organismo completo, generalmente para la investigación científica o la reproducción de un organismo con características deseables.
La clonación reproductiva es una técnica de clonación que busca crear organismos genéticamente idénticos a un ser vivo. En esta técnica, se utiliza una célula somática del organismo original, la cual se fusiona con un óvulo sin núcleo y se implanta en un útero para su gestación.
- En la ganadería, se emplea para producir copias de animales reproductores, que luego se crían de forma convencional para producir descendencia con características deseables para que puedan entrar en el suministro de alimentos.
- También, la clonación reproductiva se emplea en la agricultura, para producir plantas con características deseables, como mayor rendimiento de cultivos, resistencia a enfermedades o tolerancia a condiciones ambientales adversas
El proceso general de la clonación reproductiva de animales incluye los siguientes pasos.
- Se usan células somáticas del organismo que se quiere clonar y se les extrae el núcleo (lo cual se denomina enucleación).
- Este núcleo se introduce en un ovociti (una célula germinal femenina precursa de un óvulo), al cual ya se le extrajo el núcleo previamente (enucleado).
- El ovocito se desarrolla en un embrión, en el laboratorio.
- El embrión se implanta en el útero de una hembra (de la misma especie), donde completa su desarrollo.
Para crear la oveja Dolly —el primer mamífero clonado a partir de una célula somática adulta—, se empleó una variante de la transferencia nuclear de células somáticas, conocida como técnica Roslin que siguió estos pasos:
El Instituto Roslin extrajo el núcleo del óvulo; pero, en lugar de extraer el núcleo somático para insertarlo en el óvulo, pusieron la célula somática en estado latente para limitar el acceso a los nutrientes.
A continuación, se aplicó una descarga a la célula somática y al óvulo sin núcleo, lo que desencadenó la fusión que dio lugar a un óvulo listo para desarrollarse.
Este óvulo se colocó en el útero de una oveja que fungió como madre nodriza y allí se desarrollo el embrión de la oveja Dolly, hasta su nacimiento.
Fig. 5: El proceso de clonación de la oveja Dolly fue una modificación de la transferencia nuclear somática.
Clonación terapéutica
La clonación terapéutica implica la creación de un embrión clonado con el objetivo de producir células madre embrionarias que tengan el mismo ADN que la célula donante.
La clonación terapéutica se diferencia de la clonación reproductiva en su propósito. Su objetivo es producir células madre embrionarias y, de este modo, tejidos y órganos aptos para ser trasplantados sin sufrir rechazo, no producir nuevos seres humanos.
Y, ¿cómo es esto posible? Las células madre se utilizan en la clonación terapéutica para producir tejidos y órganos clonados que sean genéticamente idénticos a los del paciente que necesita el tratamiento. Estas células tienen la capacidad de convertirse en cualquier tipo de célula en el cuerpo, lo que las hace útiles para reemplazar o reparar células dañadas o perdidas debido a enfermedades o lesiones.
Además, no se requiere la implantación en el útero de una madre sustituta, ya que el desarrollo se puede llevar a cabo en un ambiente in vitro.
El proceso general de la clonación terapéutica incluye los siguientes pasos:
- Se usan células somáticas del paciente y se les extrae el núcleo.
- Este núcleo se introduce en un ovocito, al cual se le extrajo el núcleo previamente.
- El óvulo se desarrolla en un embrión, en el laboratorio
- Cuando el embrión llega al estado de blastocisto, se le extraen las células madre pluripotentes y se cultivan en laboratorio, para obtener el número deseado.
- Estas células pluripotentes se cultivan en diferentes medios que las estimulan a diferenciarse en, prácticamente, cualquier tipo de célula que se necesite
Métodos de clonación de organismos completos
Los organismos completos pueden clonarse utilizando varios métodos, los cuales difieren en términos de las ventajas y las desventajas que cada uno presenta.
Las plantas también pueden clonarse tomando pequeños esquejes de tejido vegetal y colocándolos en un medio que provoque el crecimiento de una nueva planta, a partir del esqueje. Esta planta es un clon de la planta madre; el esqueje puede ser desde unas pocas células hasta una rama.
Transferencia nuclear de células somáticas
Es el método más usado para la clonación de organismos completos. En la transferencia nuclear de células somáticas, se extrae el núcleo de una célula somática (no reproductiva) y se inserta en un óvulo también enucleado. Como el óvulo tiene ahora todo el número de genes necesarios para desarrollarse, comienza a formar un nuevo organismo:
Para la clonación reproductiva, el embrión se implanta en una madre de alquiler y se lleva a término. El animal resultante es un clon de la fuente del núcleo celular somático.
Para la clonación terapéutica, se deja que el embrión se desarrolle hasta la etapa de blastocisto para obtener células madre. Esto significa que para la clonación terapéutica no es necesario que el embrión complete su desarrollo.
Escisión de embriones
La escisión o división de embriones crea clones de la misma manera que se producen los gemelos monocigóticos. La diferencia es que, en lugar de que la división del blastocisto se produzca de forma natural, el blastocisto se divide en dos —mediante microcirugía— para crear artificialmente una pareja de embriones, es decir, dos individuos que gemelos.
Aplicaciones de la clonación animal
La clonación natural puede manipularse de forma útil para la humanidad, por lo que las técnicas de clonación artificial tienen muchos usos en diversos sectores de la sociedad. A continuación se resumen algunos:
- Ganadería y agricultura: La clonación de organismos permite conservar los rasgos deseables en la descendencia, o aumentar el número de organismos con estos rasgos.
- Industria farmacéutica: Los clones pueden utilizarse para producir tratamientos médicos, incluidos el desarrollo de anticuerpos monoclonales y nuevos órganos o tejidos.
- Conservación de la biodiversidad: La clonación podría emplearse para resucitar especies extintas (aunque, quizás, no al nivel de Parque Jurásico), pues puede permitir que organismos que no pueden reproducirse de forma natural tengan descendencia.
Desventajas de la clonación animal
Aunque la tecnología de la clonación permite realizar grandes avances en la sanidad, la industria, la investigación, la conservación de la biodiversidad y muchas otras áreas, también es una fuente de gran preocupación ética y puede tener muchas desventajas. Por ejemplo: ¿es ético crear vida solo para la obtención de sus órganos o tejidos?
A continuación se resumen algunas de estas cuestiones:
- La clonación de animales extintos, o con poblaciones muy reducidas, no resuelve la falta de diversidad genética; y la clonación de animales con poblaciones estables limita su diversidad genética.
- Los clones tienen genéticamente la misma edad que el organismo del que se tomaron los genes, lo que significa que se transmiten los trastornos o mutaciones genéticas que se han producido durante la vida del individuo parental.
- En el caso de llevarse a cabo la clonación de personas, los derechos y el estatus legal de los clones estarían abiertos a discusión.
- Los organismos clonados pueden enfrentarse a problemas, más adelante en la vida, que no son inmediatamente evidentes.
- La clonación tiene una tasa de éxito muy baja, por lo que se produce un gran número de clones sin éxito que deben ser eliminados; esto también plantea cuestionamientos éticos.
- La clonación limita la identidad individual.
Un ejemplo de algunos problemas éticos y legales es el de las células HeLa, mencionados anteriormente. Aunque han servido en innumerables proyectos de investigación científica (muchos de los cuales han resultando en aplicaciones médicas), presentan problemas éticos, ya que la familia no sabía ni dio el consentimiento para su uso y cultivo.
Tipos de clonación - Puntos clave
- La clonación artificial es la producción de clones, a través de la intervención humana, mediante técnicas de laboratorio —en lugar de permitir que se dé forma natural—.
- La clonación artificial puede utilizarse para crear clones en muchos niveles de organización biológica, desde genes, células individuales y tejidos, hasta un organismo completo.
- La clonación de animales completos puede ser reproductiva (del organismo completo) o terapéutica (para obtener células madre).
- La principal diferencia entre la clonación terapéutica y la reproductiva es que en la terapéutica no se deja que el embrión complete su desarrollo.
- El método más utilizado para la clonación de organismos completos es el de transferencia nuclear, donde se inserta el núcleo de una célula del organismo de interés a un óvulo al que se le ha extraído el núcleo.
- La clonación puede ser enormemente útil en muchos ámbitos, como la ganadería, la medicina, la agricultura, y la conservación de biodiversidad, pero plantea una serie de dilemas éticos y legales que necesitan discutirse ampliamente.
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Preguntas frecuentes sobre Tipos de clonación
¿Cuáles son los riesgos de la clonación de animales?
Los riesgos de la clonación de animales incluyen:
- En el caso de la conservación, no se resuelve la falta de diversidad genética en una población.
- Los clones tienen la misma edad genética que el organismo clonado, por lo que se transmiten los trastornos o mutaciones genéticas que se han producido durante la vida del individuo parental.
- Los organismos clonados pueden enfrentarse a problemas, más adelante en la vida, que no son inmediatamente evidentes.
- La clonación tiene una tasa de éxito muy baja, por lo que se produce un gran número de clones sin éxito que deben ser eliminados, lo que también plantea problemas éticos.
¿Qué tipo de clonación es la oveja Dolly?
La oveja Dolly fue una clonación de un organismo entero mediante la transferencia nuclear somática, que incluye los siguientes pasos:
- El núcleo extraído de una célula somática del organismo se introduce en un óvulo, al cual se le removió el núcleo previamente (en el caso de la oveja Dolly, se usó la célula somática con su núcleo y el óvulo sin núcleo; a través de una descarga eléctrica, se fusionaron).
- El óvulo se desarrolla en un embrión
- El embrión se implanta en el útero de una hembra (misma especie que el núcleo) donde completa su desarrollo
¿Cuáles son los tipos de clonación?
Los tipos de clonación que existen son la clonación de genes o clonación génica, de células (tanto de organismos unicelulares como pluricelulares), la clonación de organismos enteros, que puede ser de carácter reproductivo o terapéutico.
¿Cómo se realiza la clonación de animales?
La clonación de animales (del organismo completo) se realiza comúnmente por transferencia nuclear de células somáticas. Para esto, el núcleo de una célula somática (no reproductiva) se inserta en un óvulo, al cual se le ha removido el núcleo previamente. El óvulo se desarrolla en un nuevo organismo:
- Para la clonación reproductiva, el embrión se implanta en una madre de alquiler y se lleva a término. El animal resultante es un clon de la fuente del núcleo celular somático.
- Para la clonación terapéutica, se deja que el embrión se desarrolle hasta la etapa de blastocisto, para obtener células madre.
¿Cuál es el objetivo de la clonación?
El objetivo de la clonación es crear múltiples copias de un segmento de ADN, de células o de organismos completos. Estos clones tienen muchos usos en la industria alimenticia, farmacéutica y en los procesos conservación de la biodiversidad.
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