Clonar un organismo es producir otro organismo genéticamente idéntico al primero: ¡una copia! Este nuevo organismo se llama clon, pues es el producto de ese proceso. Este procedimiento se lleva a cabo con muchos fines, a través de diversas técnicas y en varios niveles biológicos —como genes, células individuales, tejidos y organismos completos—.
En 1996, fue creado en un laboratorio el primer mamífero clonado de la historia: la oveja Dolly. Sin embargo, la clonación también ocurre de forma natural en la mayoría de los organismos (aunque es mucho menos común en animales).
Por ejemplo, las bacterias crean clones de sí mismas todo el tiempo, cuando se dividen para reproducirse. Esto es un tipo de reproducción asexual y un ejemplo de clonación natural.
Fig. 1- La oveja Dolly, el primer mamífero clonado a partir de una célula somática adulta.
Tipos de clonación: ¿Qué es la clonación artificial
La clonación artificial es un proceso desarrollado por los humanos para lograr la creación de clones. No se trata de un proceso natural, pues se lleva a cabo en laboratorios, gracias a la intervención humana.
Para su aprovechamiento, la clonación artificial hace uso de los mismos mecanismos que acontecen durante la clonación natural; sin embargo, estos suelen ser modificados, en función su objetivo. 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 (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 o produce la proteína que este codifica.
El ARN suele clonarse, mediante PCR, con transcripción inversa: el ARN se convierte primero en ADN y luego se amplifica de la misma manera que durante la PCR convencional. Este ADN puede volver a convertirse en ARN si es necesario. Independientemente del proceso utilizado, todos estos procesos dan como resultado muchas copias idénticas del material genético original.
Consulta nuestro artículo de Clonación para obtener más información.
Clonación de células
La clonación de células es aquella que se aplica a organismos unicelulares. En este caso, se clona todo el organismo, o un conjunto de células de un organismo multicelular.
Clonación de organismos unicelulares
La clonación de organismos unicelulares (como las levaduras y las bacterias) 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. 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 se usan los mismos principios básicos:
- Las células se aíslan del organismo multicelular y se colocan en un recipiente, que tiene todos los nutrientes y las condiciones del entorno 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.
Estas células son, generalmente, 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.
- Las células utilizadas en los cultivos que no se inmortalizan se denominan estirpes celulares.
Las líneas celulares inmortales (aunque no se vuelven senescentes) pueden entrar en latencia, debido a la densidad celular. 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
En lugar de clonar células individuales, a veces se clonan organismos enteros. La clonación de organismos enteros puede realizarse con fines de clonación reproductiva o terapéutica. En teoría, la clonación de organismos enteros puede aplicarse a cualquier organismo vivo, incluidos los seres humanos, pero es ilegal y muy controvertida.
Clonación reproductiva
La clonación reproductiva tiene el propósito de crear más copias de un organismo completo, generalmente para la investigación o para crear más copias de un organismo con características deseables.
- En la ganadería, se emplea para producir copias de animales reproductores, que luego se crían de forma convencional para producir descendencia que puede entrar en el suministro de alimentos. Esto permite que la genética deseable se transmita más rápidamente y en mayores volúmenes que la cría tradicional.
- También, la clonación se utiliza muy frecuentemente en plantas, con fines alimentarios u ornamentales, para generar grandes volúmenes con las mismas características deseables.
El proceso general de la clonación reproductiva de animales incluye los siguientes pasos (ver figura 3):
- 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 es una clonación no reproductiva, que tiene como fin de extraer células madre del embrión formado.
Las células madre son células no especializadas que, al reproducirse, dan origen a cualquier tipo de célula especializada.
Estas células madre pueden utilizarse para una amplia gama de usos, como la ingeniería de tejidos, las terapias de sustitución celular, los estudios toxicológicos y muchos otros.
El proceso general de la clonación terapéutica incluye los siguientes pasos (ver figura 3):
- 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 (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.
Las desventajas y los problemas éticos de la clonación
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 indviduo 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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