Un gadget tecnol&ograve;gic al servei de la nova biologia i la nova medicina

Joseph A. Menovsky

Menovsky, Joseph A.

Hemeroteca Cientifica Catalana

LA MÀQUINA DE GENS per J oseph A. Menovsky 36 ( O z / Volum z/ setembre 1 9 8 z  ciència 1 9 ) El futur de l'enginyeria genètica-, amb totes les seves promeses, 1, segons diuen alguns , els seus perills , arribarà molt més aviat del que fins i tot els científics d'aquest camp en ràpida evolució s'haguessin atrevit a esperar abans de l'adve­niment de "la màquina de gens" .  Joseph A .  Menosky é s  estudiant e n  el Programa per a la Direcció Social de la Tecnologia a la Universitat de Washington. El seu article va ser pu­blicat a "Science 8 l ' '  en el seu número de juliol -agost passat. L'article ha es­tat traduït per Jaume Puigbò. t La màquina de gens és un labo­ratori d'enginyeria genètica au­tomatitzat, un conjunt de caixes eh: sobretaula que pot sintetitzar un seg­ment de gen completament operatiu en un dia. F ins ara la mateixa feina sovint costava als científics i tècnics de quatre a vuit mesos d'esforços pacients i tediosos en el laboratori. Existeixen diverses clas­ses de sinteti tzadors de gens o d'ADN, alguns ja en el mercat, els altres a punt d'aparèixer. Tots ells són aparells de bio­química en miniatura, controlats electrò­nicament i amb tots els materials que es necessiten per fer ADN. Tot el que ha de fer l'usuari és escriure el codi genètic del gen que desitja sintetit­zar en el teclat de la màquina. Fins i tot es pot modificar els gens naturals o dis­senyar-ne de nous. Algunes hores més tard -més o menys, segons la llargària del segment de gen que es pretén aconse­guir- la màquina lliura una quantitat de  fragments de gen sintètic que es pot en­trellaçar i posar en l'ADN d'organismes vius. En un ambient que faciliti el crei­xement -per exemple ,  en  una cèl · lula bacteriana-, el gen s'activarà i dirigirà la síntesi d'alguna proteïna com la insulina o una hormona del creixement. S'espera que, gràcies a la rapidesa de la màquina, la seva utilització en enginyeria genètica cindrà un efecte similar al dels ordinadors en les matemàtiques. El que era difícil serà més fàcil i el que era impossible, ja  sigui perquè prenia massa temps o perquè es creia que tenia una probabilitat margi ­nal d'èxit, serà factible .  A més, la mà­quina de gens és prou barata perquè gai­rebé tots els biòlegs en puguin tenir una. L'enginyeria genètica ja no serà el do­mini d'uns pocs laboratoris ben establerts i fàcils de vigilar. U na altra màquina nova, utilitzada en tàndem amb el s inteti tzador de gens, és el seriador de proteïnes, que ens dóna la sequeència d'aminoàcids que componen qualsevol proteïna. Poseu una mostra de proteïna a l'entrada de la màquina i algu­nes hores després '!questa us dirà quins aminoàcids hi ha i en quin ordre estan. I, amb la seqüència d'aminoàcids en mà, es pot programar la màquina de gens perquè sintetitzi un gen que, en introduir-lo dins de bactèries, fabricarà quantitats virtual­ment il · l imitades de proteïna per a la recerca o la teràpia. Entre els milers de tipus de proteïnes destaquen la insulina i l'interferó, dues substàncies que el� tecnòlegs genètics pensen fabricar en grans quantitats utilit­zant gens sintètics implantats en bacteris. Centenars d'altres substàncies impor­tants, tant des del  punt de vista mèdic com industrial, també són proteïnes. En­tre elles hi ha les hormones del creixe­ment, els anticossos i una multitud de substàncies que separen el petroli en les seves components, extrauen metalls dels seus minerals i fan centenes d'altres fei ­nes. Els seriadors de proteïnes ja s'utilitzen des de fa uns anys, però la nova versió desenvolupada al California Institute of Technology és més ràpida i mil vegades més  s en s i b l e .  Nece s s i ta  només  una mil·lèsima part de la quantitat de pro­teïna que requerien les màquines velles .  Això significa més que una mera conve-niència, ja que moltes de les substàncies que els biòlegs desitgen més estudiar tan sols es poden obtenir en quantitats de l'ordre de les milionèsimes o fins i tot mil milionèsimes de gram. Algunes de les proteïnes molt escasses podran ser se­riades ara per primera vegada. Mentre existeix una gran excitació sobre les seves aplicacions científiques, ningú no ha perdut de vista el potencial comer­cial d'aquestes màquines. Els instruments de Caltech seran aviat fabricats i comer­cialitzats per la Genetic Systems Corpo­ration de Berkeley, Califòrnia. Dues al­tres fi rmes comercial itzen ja els peus propis sintetitzadors d'ADN: Vega Bio­chemicals de Tucson i Bio Logicals de Toronto. La màquina de gens de Bio Logicals es vendrà per menys de trenta mil dòlars, una nimietat considerant que, de vegades, es paguen deu mil dòlars per una milionèsima de gram d'un segment d'ADN. Segons Kelvin K .  Ogilvie, portaveu de Bio Logicals, la firma ja  té funcionant en els seus propis locals diverses màquines que produeixen fragments de gen. Ogil­vie s'està concentrant en nous catalitza­dors per a reaccions químiques indus­trials . Malgrat tot, més enllà de florides descripcions d'a plicacions potencials ,  Ogilvie, com altres representants de la indústria, contesta vagament quan se li pregunten detalls. "Totes les firmes de biotecnologia han de guardar el secret sobre els seus plans i s i s temes" ,  d iu .  "Aquest tipus d'informació pot comuni­car molt més del que és aparent a pri­mera vista" .  Molts observadors diuen que les màquines genètiques faran que una empresa tan altament competitiva i secreta encara ho sigui més. El potencial comercial evident de les mà­quines tendeix a enfosquir l'ímpetu per ciència 1 9  setembre 1 98 2 1 Volum 2 / S 3 3 ) 3 7  desenvolupar-les, que es va ongmar no pas en la indústria sinó en el món acadè­mic. Es pot seguir la pista del desenvolupa­ment d'aquestes màquines fins al 1 967 ,  quan els biòlegs moleculars de  Caltech, William J .  Dreyer, J. Claude Bennett i Leroy E. Hood , necessitaven saber la se­qüència d'aminoàcids d'una proteïna tan escassa que no es podia estudiar amb els mètodes usuals . Vam arribar en un punt -diu Dreyer- en el qual jo vaig conside­rar seriosament deixar el meu camp de recerca i posar-me a treballar exclusiva­ment en la tecnologia necessària" . La necessitat del grup es va convertir gairebé en una obsessió que va transfor­mar Caltech en un centre d'aquesta re­cerca. Treballant amb Michael W. Hun­kapiller i el científic anglès Rodney M.  Hewick, Hood i Dreyer van desenvolu­par eventualment la classe de màquina que necessitaven. Igual com els anteriors seriadors de pro­t e ïne s ,  e l  mode l  de Ca l tech u t i l i t za agents químics per "tallar" els aminoà­cids que estan enllaçats en una cadena que constitueix la proteïna. En quedar en ll ibertat, cadascun dels aminoàcids és identificat per un procediment conven­cional anomenat cromatografia de  lí­quids. Els biòlegs , que ara treballen amb Char­les Griffin al Jet Propulsion Laboratory de Caltech, diuen que confien fer el seu seriador encara mil vegades més sensible que el model actual. Això ho assoliran subst ituint la cromatografia de líqu ids per un espectròmetre de masses, un ins­trument molt més sensible. Finalment, automatitzarà tot el procés: una proteïna desconeguda entrarà per un extrem de la màquina i de l'altre extrem sortirà una lectura exhibint la seqüència d'aminoà­cids. El mateix grup també està fent els tocs finals al seu sintetitzador d'ADN o mà­quina de gens, utilitzant mètodes químics avançats desenvolupats per Marvin Ca­ruthers, de la Universitat de Colorado. L'usuari simplement escriu el codi genè­tic (que correspon a la seqüència d'ami­noàcids d'una proteïna) en el  teclat. Un microprocessador emmagatzema la se­qüència i controla un laberint de tubs i vàlvules que assignen les subunitats apro­piades del gen, anomenades nucleòtids, a un recipient on tenen lloc les reaccions. Pas a pas, hom construeix una cadena de ADN acoblant els nucleòtids com els va­gons d'un tren. Tan sols quatre nucleòtids ,  arranjats en diverses combinacions, constitueixen tot el codi genètic: adenina, t imina, citosina i guanina. Una combinació de tres nu­cleòtids qualssevol -per exemple : gua­nina, t imina, guanina o G -T -G- és el codi genètic d'un aminoàcid específic en la cadena d'una proteïna. G-T -G signi­fica valina; T -T -G és leucina, i així per a tota la llista dels més de vint aminoàcids que constitueixen totes les proteïnes. En l'actualitat el sintetitzador està limitat a enllaçar entre ells un màxim de trenta nucleòtids. Com que un gen humà pot tenir centenars o milers de nucleòtids, els enginyers genètics poden sintetitzar tot el gen per fragments i després entrellaçar­los . O poden utilitzar el fragment de gen com una càpsula bioquímica amb la qual trobar el gen sencer en una cd · lula vi­vent. U na vegada identificat, el gen na­tural pot ser aïllat i es pot utilitzar per ficar-lo en cèl· lules bacterianes. Els poders que seran conferits als biòlegs per les noves màquines certament im­pressionen els  seus inventors. "D'aquí a cinc anys -diu Hood- ens farem pregun­tes que ara ni tan sols podem imaginar" . Dreyer assenyala tot seguit el que ell veu com a beneficis mèdics. Durant els pro­pers vint anys, diu, "l'art de la medicina, que té una edat de quatre mil anys, es convertirà en la ciència de la medicina . "  Hood parla de "la presa automatitzada d'empremtes digitals dels gens", una tèc­nica per examinar si un fetus té gens anormals . S 'extraurà una mostra dels gens del fetus del fluid uterí i es compa­rarà amb l'ADN " normal". Però qui dirà el que compta perquè un ADN s igui "normal"? Alguns biòlegs ja parlen de crear una biblioteca genètica completa per als éssers humans, un catàleg de la seqüència de nucleòtids que es considera normal per a cadascun dels trets humans governats pels gens. Quina desviació del " normal" serà considerada acceptable abans d'aconsellar els futurs pares que considerin un avortament? El mateix Hood està preocupat per la tendència de la indústria cap al secret c ient ífic per protegir els benefic is  que aquesta nova tecnologia pot donar. "La meva gran preocupació és que el secret serà preponderant pel que fa a aquests tipus de tècniques" -diu Hood . "Crec que aquesta és una possibilitat molt se­riosa i que no li podem rentar la cara dient 'Aquesta és la forma com ha estat sempre en c iència ' . Aquesta no és la forma com ha estat sempre ."  La tendència cap a l  secret reflecteix un canvi no tan subtil en els  criteris per definir una molècula "biològicament in­teressant" . Ja és més fàcil obtenir fons per a estudis de recombinació d'ADN, valuosos des del punt de vista comercial, que per a les qüestions més creatives de recerca bàsica. Aquesta actitud implica que una molècula pot convert i r - se  e n  "biològicament  i nteressant" s i  l 'anunci de la seva síntesi en una conferència de premsa pot fer pujar vertiginosament les accions de la companyia. Aquesta tendència porta implicacions més profundes, segons Sheldon Krimsky, un filòsof de la ciència de la Universitat de Tufts i membre del comitè per acon­sellar sobre la recombinació d'ADN no­menat pels Instituts Nacionals de Sanitat. "Hi ha molt pocs líders en aquest camp que no aconsellin ,  estableixin les seves pròpies companyies o treballin directa­ment amb la comunitat industrial" , diu Krimsky. � 'Això, conjuntament amb una acceleració contínua en la tecnologia ,  m'indica que tindrem molt poques per­sones amb els cone ixements necessaris per seure i meditar sobre els impactes ."  El debat sobre els riscs implicats en els estudis de recombinació de l'ADN va sorgir fa sis anys, quan alguns científics parlaren espontàniament sobre els seus temors. Els qui seguiren el debat es van veure forçats al que Rae Goodell, del Massachusetts Institute of Technology, anomena una "dicotomia artificial" , la qual va polaritzar la discussió, deixant poc espai per als punts de vista moderats i per a qüestions més àmplies sobre el futur d'aquest camp. Des que es va pro­du i r  aque s t  debat ,  e l s  t ec nòlegs d e  l'ADN han convençut la gran majoria d'espectadors que les prediccions prime­renques sobre un possible dia del judici fi nal eren exage rades .  Les restriccions imposades sobre aquesta recerca han estat relaxades. I quan Wall Street va desco­brir la doble hèlice, es va deixar en un costat les qüestions sobre les implicacions a llarg terme de la recerca i de les aplica­cions industrials: els riscs per als qui hi treballen, els impactes en el medi am­bient i el control públic d'aquests afers. La intensificació de l'activitat que pro­meten les màquines de gens pot portar molt bé aquestes qüestions de nou al fò­rum i ,  probablement, es buscarà un me­canisme per tractar-les. El biòleg Clif­ford Grobstein ,  de la Universitat de Ca­l ifòrnia a San Diego , un  comentador molt conegut de l ' enginyeria genètica, està a favor d'una investigació contínua sobre aquestes activitats -potser una co­miss ió sense  poder de reglamentació­que es preocupi principalment de les noves direccions que pugui prendre la recerca i dels problemes potencials. En els set anys de recerca sobre l'ADN recombinant, portada a terme responsa­blement, no es coneix que s'hagi produït ni un sol incident advers. "Però, què passaria si algú volgués fabricar alguna cosa perillosa ? " ,  pregunta Grobste i n .  "Hom no  ha tractat aquesta qüestió" . Kr imsky  h i  e s tà  p l enamen t  d ' acord : "U na de les raons per les quals actual ­ment minimitzem els nostres esforços en la valoració de riscs és que el dogma oficial dictat per la comunitat científica que es dedica a l'entrellaçat de gens -i jo tremolo cada vegada que el sento- és que no es pot fer res !!lés perillós que el material de partida. Es una pretensió no­table i ,  en cas de ser certa, seria exclusiva d'aquest camp de recerca . "  Sens dubte, la nova genètica descobrirà un inventari gairebé inimaginable d'apli­cacions. Però si l'arribada de les màqui­nes de gens pot atraure una atenció signi­fi ca t iva  enve r s  la b io t ec nologia en aquesta cruïlla important, aleshores t in­dran un valor, per  a la  societat i la  biolo.­gia, molt més enllà de les aplicacions immediates. En paraules de Krimsky: "Seria un mira­cle absolut si poguéss im lliurar aquest poder sense cap cost . "  Els miracles -a part els tecnològics- són escassos avui dia. ( Joseph A. Menosky ) 

La màquina de gens

http://revistes.iec.cat/index.php/ciencia2/article/download/121548/120301

La màquina de gens

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Hemeroteca Cientifica Catalana