Célula germinal

Al contrario que las células de la línea somática que se dividen por mitosis originando la mayor parte de las células del organismo, esta línea celular es la precursora de los gametos: óvulos y espermatozoides en los organismos que se reproducen sexualmente. Estas células contienen el material genético que se va a pasar a la siguiente generación.

En organismos que tienen la línea germinal establecida, las células germinales no se originan en la gónada sino que tienen unos precursores conocidos como células germinales primordiales (CGP) que migran hacia las gónadas, dando inicio a la gametogénesis.

Las células madre pluripotenciales pueden ser la clave en la restauración de funciónes tisulares y de transplante para curar una gran variedad de enfermedades, sin embargo las células madre embrionarias no se pueden utilizar para cualquier fin ya que implica una serie de preocupaciones éticas.

Aunque las células madre pluripotentes son extraídas de organismos adultos, tienen implicaciones muy positivas en medicina regenerativa. Con respecto a la línea germinal, se ha demostrado que las células pluripotentes pueden ser extraídas de las células madre espermatogónicas y de esta manera se pueden reprogramar mediante cultivación in vitro y que de esta forma se diferencien en celulas madre de la línea germinal de adultos multipotentes. La posibilidad de generar células madre pluripotentes autologas de adultos podría también reducir problemas inmunológicos mediante el uso de terapia génica con estas células.

• Ralf Dressel1, Kaomei Guan, Jessica Nolte, Leslie Elsner, Sebastian Moneckel, Karim Nayernia, Gerd Hasenfuss and Wolfgang Engel (2009). «Multipotent adult germ-line stem cells, like other pluripotent stem cells, can be killed by cytotoxic T lymphocytes despite low expression of major histocompatibility complex class I molecules». Biology Direct 4 (31). Biology Direct. http://www.biology-direct.com/content/4/1/31. 

Historia

Theodor Boveri (1862-1915) fue el primero en estudiar el destino de los cromosomas en un organismo durante su desarrollo. El modelo que utilizó fue el gusano redondo Parascaris aequorum, y se dio cuenta que una de las dos blastómeras, la vegetal, daba origen a las células germinales, mientras en la animal se originaban las células somáticas. También se dio cuenta que los cromosomas en las células que dan origen a las células germinales se mantienen intactos, mientras que los otros presentan reducción cromosomica dando origen a las células somáticas.

• Gilbert, Scott F. (2006). «19» (en inglés). Developmental Biology (8th edición). Sinauer Associates Inc. pp. 593-602. 

Determinación de Células Germinales

Mamíferos: no hay plasma germinal evidente, sino que las células germinales son inducidas en el embrión, formándose en la región posterior del epiblasto, línea primitiva y alantoides. A partir del día seis de desarrollo embrionario, hay dos factores; BMP4 y BMP8b que le dan al extodermo extraembrionario la capacidad de producir las células germinales.

Nematodos: la célula precursora de la línea germinal es la blastómera P4. Los gránulos P que entran en la célula son muy importantes ya que le permiten a la célula convertirse en germinal.

Insectos: se forman células polares en la parte posterior del blastodermo en formación. Luego de la novena división nuclear se rodean por el plasma polar y de gránulos polares formando así las células madre de la línea germinal.

Anfibios: la localización citoplasmática de las células germinales permitió establecer que la región vegetal de los huevos fertilizados contiene material similar al de los insectos, en particular Drosophila. De esta manera se pudo seguir la ruta del citoplasma en células presuntivas del endodermo que normalmente migrarían a la cresta genital.

• Gilbert, Scott F. (2006). «19» (en inglés). Developmental Biology (8th edición). Sinauer Associates Inc. pp. 593-602. 

Mutaciones

Existen muchos estudios que indican que las características genéticas que herede un individuo pueden estar relacionadas con qué tan factible es que a este le de cáncer. Sin embargo, hay varios motivos que explican que un individuo desarrolle cáncer, y uno de estos es a causa de la línea germinal. La línea germinal puede contribuir de manera directa a que las células cancerígenas muten y se vuelvan malignas, esto se da durante el período embriológico, y se desarrolla la mutación, o empieza a tener efecto sobre el individuo a causa de una mutación somática.

Un ejemplo de mutación en la línea germinal se presenta en cadenas doble de ADN que se quiebran, y esto implica a la línea germinal ya que hay un número de genes involucrados en la reparación de este ADN recombinante. Cuando esto ocurre, puede haber predisposición a cáncer tanto de mama como de ovario, dado que RAD51C, que es una molécula implicada en la reparación de la recombinación homóloga tiene una mutación que conlleva al fenotipo de anemia Fanconi. Lo que ocurre es que hay seis mutaciones monoalélicas patogénicas en RAD51C que le confieren mayor riesgo a producir estos dos tipos de cáncer.

Otro ejemplo de mutación en la producción de gametos que es producto de una mutación al nivel de la línea germinal se demostró en un experimento con ratones que se expusieron a polución en el aire. En este estudio se investigó el daño en el DNA, la mutación y la mutilación de los gametos masculinos expuestos a este medio propio de la contaminación tanto industrial como urbana. Se hicieron análisis de PCR y se llegó a la conclusión de que había un incremento en las mutaciones en el esperma de los ratones cuando estaban expuestos en un período de 10 semanas al aire in situ, es decir en condiciones ambientales cotidianas. Al comparar estos análisis con los de ratones que estuvieron en presencia de un aire filtrado experimentalmente, se llegó a la conclusión de que había mutaciones que se inducían por aspectos ambientales en las células madre espermatogónicas, ya que el DNA del esperma era hipermetilado en los ratones que respiraban aire del ambiente lo cual podría llegar a ser muy grave al cambiar la composición genética de las poblaciones e incluso propiciar la enfermedad.

Las mutaciones en la línea germinal también tienen graves implicaciones en el cáncer de Páncreas. Estudios recientes han demostrado que este tipo de cáncer está dado por mutaciones en la línea germinal.

• Alfons Meindl, Heide Hellebrand,Constanze Wiek,Verena Erven, Barbara Wappenschmidt,Dieter Niederacher,Marcel Freund,Peter Lichtner, Linda Hartmann, Heiner Schaal, Juliane Ramser, Ellen Honisch, Christian Kubisch, Hans E Wichmann, Karin Kast, Helmut Deißler, Christoph Engel, Bertram Müller-Myhsok, Kornelia Neveling, Marion Kiechle, Christopher G Mathew, Detlev Schindler, Rita K Schmutzler & Helmut Hanenberg (2010). «Germline mutations in breast and ovarian cancer pedigrees establish RAD51C as a human cancer susceptibility gene». Nature 40. Nature Genetics. http://www.nature.com/ng/journal/v42/n5/full/ng.569.html#/. 

• Jorge Iván Lizarazo Rodríguez (2008). «Patogénesis del Cáncer de Páncreas». Asociaciones Colombianas de Gastroenterología 23 (3). Educación Médica Coninuada. http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_pdf&pid=S0120-99572008000400014&lng=en&nrm=iso&tlng=es. 

Aplicaciones

La terapia génica en la línea germinal es una de las aplicaciones de las intervenciones, ya que como se explicó tiene implicaciones severas en enfermedades terminales como cáncer de máma, de ovarios e incluso en cáncer de páncres, por lo que se han hecho investigaciones sobre cómo se podría manipular genéticamente la línea germinal para extraer las células madre con el fin de beneficiar a pacientes con enfermedades severas que comprometen su vida, de ahí el surgimiento de la terapia génica con la línea germinal. Consiste en introducir genes nuevos , que sean biológicamente funcionales, a células germinales (de óvulo o espermatozoide) en un estadio anterior a la fecundación. De esta manera el embrión formado a partir de una célula modificada genéticamente podrá transmitir sus características a las generaciones futuras.

• Juana Rozalén, Francisco J. Fernández Gómez, Valentín Ceña y Joaquín Jordán (2003). «Aplicaciones de la terapia génica». Ámbito Farmacéutico 22 (10). Universidad de Castilla-La Mancha. http://www.uclm.es/profesoradO/jjordan/pdf/review/12.pdf. 

Conflictos éticos

Los estudios sobre ética han rechazado desde el inicio de investigaciones con línea germinal su manipulación, sin embargo, hay países donde la ley no es tan radical con respecto a la terapia génica con línea germinal. En Francia y Alemania se prohibía completamente, sin embargo en Suecia se decretó que cualquier propuesta de terapia en línea germinal debía someterse a examen ético. En Estados Unidos se está estableciendo la posibilidad de esta terapia en el futuro, mientras que en el Reino Unido se desautorizó cualquier manipulación genética en línea germinal.Sin embargo, a medida que ha avanzado la investigación con respecto a la terapia génica en línea germinal, se han comenzado a desarrollar líneas germinales in vitro, lo que le ha permitido a grupos de científicos trabajar más tranquilamente en este tema. El fundamento ético es que se podría estar investigando en erradicar los genes defectuosos para mejorar la calidad de vida de los seres humanos, y evitar enfermedades graves en futuras generaciones.

• Orlando Mejía (2005). «Las posibilidades de la terapia génica y sus dilemas bioéticos». Acta Medica Colombiana 30 (2). Scielo. http://www.scielo.org.co/scielo.php?pid=S0120-24482005000200008&script=sci_arttext.