Autor: Od. Irene Mérida odontólogo general U.C.V

RECONOCIMIENTO: Agradezco al Dr. Oscar Quirós por el apoyo brindado para la realización de este trabajo.



INTRODUCCIÓN
La estructura de la doble hélice del DNA o ADN (ácido desoxirribonucleico) fue descrita en 1953 por Francis Crick y James Watson (Premios Nobel 1962), apoyados por los trabajos previos de R. Franklin y M. Wilkins. En 1961 Marshall Nirenberg (Premio Nobel 1968) esclareció el código genético y con ello toda una serie de sucesos que hoy son verdaderos hitos, sin dejar de mencionar a Charles Darwin (1809-1882) la piedra angular para los estudios sobre selección natural "Natura non facit saltum", que en su época fueran controversiales al exponer su teoría sobre la evolución y el origen de las especies (1859). Y al pionero de la genética, von Gregor J. Mendel (1822- 1884) quien en 1865 Versuche über Pflanzen-Hybriden describió leyes, principios y factores que fueron los cimientos para la comprensión de la herencia monogénica y que continúan vigentes, ahora con sus bases moleculares. Pero lo que conocemos hoy de manera universal fue por el biólogo danés Wilhem Ludvig Jihannsen quien los llamó "Genes".(1)

La odontología genómica usa los conocimientos del PGH y la identificación de las variables génicas para estudiar las funciones e interacciones de todos los genes relacionados a la función y a las enfermedades de las estructuras dentales y los tejidos orales, incluyendo las interacciones con factores ambientales.Esta realización científica ha fomentado la idea que si podemos entender la base genética de enfermedades, o las pruebas genéticas para determinar el riesgo de la enfermedad, se podrán desarrollar mejores diagnósticos y tratamientos estratégicos basados en la etiología.

MARCO TEORICO
Las bases moleculares de la herencia
Los cromosomas son estructuras encargadas de almacenamiento, la duplicación y la transferencia de material genético. Cada cromosoma consta de dos cromátides-hermanas, que están formadas por una sola banda ADN proteínas asociadas ARN. El ser humano tiene 23 pares de cromosomas de tamaños y formas diferentes. Cada par de cromosomas tiene, normalmente, la misma secuencia de genes. Por lo tanto, actuando sobre cada característica genética, hay dos Genes, o sea, dos alelos, uno en determinados cromosoma y el otro en el mismo lugar en su homóloga. Los genes forma una secuela lineal en los cromosomas y son unidades que determinan las huellas hereditarios.(2)

Estructura de la molecula de ADN
ADN es un polímero formado por nucleótidos. Cada nucleótido está compuesto por un grupo fosfato, el azúcar y una base nitrogenada. Las bases nitrogenadas puede ser de dos tipos: pirimidínicas (citosina y timina) y púricas (adenina y guanina). Estructuralmente, siempre una base adenina (A) si liga a una timina (T) y una citosina (C) siempre emparejados a una guanina (G). La molécula de ADN es muy largo y, estirado, puede alcanzar dos metros. El ADN está formado por porciones con funciones de codificación, llamado íntrons, y porciones con más pronunciada secuencia en la codificación , llamado éxons. La molécula de ADN consta de dos cadenas de nucleótidos que se enrollan, resultando en la doble hélice , y se mantienen juntos por el hidrógeno puentes entre las bases nitrogenadas de nucleótidos opuestos (TAA o CG).(2)

Para el ADN ser comprimido en el núcleo de una célula, él es helicoidizado en diversos niveles . En primer lugar, rollos circunantártico proteícos llamada histones, para formar una nucleosomo. Los nucleosomos componen un solenoide helicoidal. Cada uno alrededor de la válvula solenoide incluye alrededor de seis nucleosomos. Los solenoides están organizados en circuitos de cromatina, que están vinculados a un marco de proteínas. Cada uno de estos bucles contiene aproximadamente 100 000 pares en el ADN .(2)

Estructura de ARN
La molécula de ARN está compuesta de una sola cadena de nucleótidos. Sin embargo, el azúcar presente que es la ribosa y la base timina se sustituye en el ARN por la base uracilos (U). Hay tres tipos de ARN: ARN mensajero, cuya función es transportar un mensaje específico de ADN hasta el citoplasma, RNA ribosómico,que une a las proteínas para componer la ribosomas, y el ARN transportista, ue trae en el citoplasma y aminoácidos, que se unirán para formar una nueva cadena polipeptídica.(2)

Síntesis de las proteínas
La biosíntesis de proteínas es el proceso anabólico mediante el cual se forman las proteínas. El proceso consta de dos etapas, la traducción del ARN mensajero, mediante el cual los aminoácidos del polipéptido son ordenados de manera precisa a partir de la información contenida en la secuencia de nucleótidos del ADN, y las modificaciones postraducción que sufren los polipéptidos así formados hasta alcanzar su estado funcional. Dado que la traducción es la fase más importante la biosíntesis de proteínas a menudo se considera sinónimo de traducción.(3)

Técnicas de biología molecular
Análisis molecular es un nuevo método de evaluación que buscan las alteraciones expresadas en el nivel genético, es decir, por ADN. El ADN GENÓMICO se obtiene de cualquier material biológico, pero las muestras utilizadas más a menudo son sangre (leucocitos), tejidos biopsia (células residentes), líquido amniótico y villosity coriônica. Al extraer el ADN del núcleo de una célula, son necesarias varias etapas, que incluyen lisis celular, la extracción de proteínas y el ARN , la precipitación de ADN, hasta la purificación.(2)

El ADN obtenido será digerido por enzimas de restricción que producen muchos fragmentos de ADN del gen en estudo.3 tal restricción enzimas cortan la doble hélice de ADN en secuencia concreta, llamado sitio restricción, que oscila entre cuatro y seis bases. LA enzima de restricción EcoRI siempre reconoce una misma secuencia y hace que el recorte entre las bases G y de cada cadena.(2)

En la actualidad, ya están identificadas más de 400 enzimas de restricción , cada una actuando en sitios de restricción diferentes. El nombre de la enzima se refiere a un microorganismo en que fue identificado su linaje y la orden del descubrimiento. Por ejemplo, la enzima EcoRI significa enzima de restricción detección de Escherichia coli, el linaje R, y fue la primera enzima de restricción identificada en este organismo.(2)

Los puentes H pueden ser disueltos aumentando la temperatura, en el proceso llamado desnaturalización, y, si la temperatura se disminuye, la doble hélice se forma nuevamente. La capacidad de la molécula de ADN de reasociar su cadena complemento para formar el doble hélice, es utilizado en el proceso de hibridación. en La hibridación, las reglas de equiparación entre a-T y C-G se mantienen.(2)

Es importante mencionar que entre a -T hay dos puentes de hidrógeno, mientras que entre C-G hay tres. Así, una molécula de ADN ricos en pares C-G requiere, para su desnaturalización , a una temperatura superior a una molécula de ADN compuesto principalmente por pares a-T.(2)

Genoma, proteoma y fenoma
Genoma es el conjunto de todo el DNA contenido en un organismo o célula, que incluye tanto el DNA que constituye los cromosomas del núcleo y el DNA mitocondrial. El genoma humano es la información genética y constituye el sustrato de un Proyecto de Investigación Internacional cuyo objetivo inicial fue completar la secuenciación del DNA que lo constituye. El Proyecto Genoma fue el paso inicial para mapear la función e interacción de todos los genes, y ahora el "Proyecto Proteoma" investiga la función de las proteínas que son la verdadera expresión funcional del genoma.(4)

El fenoma es el conjunto de todos los fenotipos expresados por una especie que van desde las características de una célula, tejido, órgano, organismo, o toda la especie misma. El fenoma incluye los rasgos fenotípicos (observables) derivados de los factores genéticos y las influencias de su ambiente. El fenoma es el conjunto de características morfológicas de un ser vivo.( 4)

Genética del desarrollo craneofacial
El desequilibrio que resulta a nivel celular y molecular durante la embriogénesis, tiene repercusiones en el fenotipo de las estructuras cráneomaxilofaciales, y por consiguiente genera mutaciones en la expresión genética, que desencadenan diferentes anomalías relacionadas con dichas estructuras.(5)

Los genes homeóticos son genes conservados a través de la evolución que intervienen en el desarrollo de las estructuras cráneofaciales. Están caracterizados por la presencia de una secuencia de 180 pares de bases que codifican 60 aminoácidos de la doble cadena de DNA.(5)

Cada gen homeótico produce pequeñas moléculas de proteínas que sirven para activar la transcripción de otros genes al unirse a sus loci promotores. Como resultado se da una cascada de acontecimientos químicos que conllevan a la formación de estructuras, como el sistema nervioso central, estructuras musculares, extremidades y el complejo craneofacial. Además los genes homeóticos codifican para proteínas que le informan a las células del embrión en desarrollo, la posición y la función que deben ejercer. Los genes homeóticos Msx, juegan un papel muy importante en el desarrollo craneofacial. Estos genes contribuyen a mantener un balance entre la proliferación y la diferenciación celular, durante la morfogénesis del cráneo en estados pre y postnatal, y están representados por los genes: Msx1, Msx2, Msx3. (5)

Msx1 y Msx2 son ampliamente expresados en varias regiones (cráneo, cara, meninges, suturas, corazón, duramadre, dientes)especialmente en los sitios donde las interacciones epitelio - mesénquima toman lugar. Msx1 se expresa durante el desarrollo dental en estadios tempranos, en el desarrollo del paladar y del miocardio . Msx2 se expresa en el esqueleto craneofacial, huesos del maxilar y de la mandíbula (derivada del primer arco branquial), cartílago de Meckel, gérmenes dentales, y células del miocardio. Msx2 es detectable en el germen dental en la lámina vestibular, el epitelio, el mesénquima, el nudo del esmalte y el epitelio vestibular en el estadio de campana. Contrario a Msx1, que se expresa en el mesénquima de los gérmenes dentales únicamente. Se ha detectado también una fuerte expresión de Msx2 en los odontoblastos y en las regiones subodontoblásticas de la papila dental. El gen Msx3 se expresa únicamente en el tubo neural dorsal. Los genes homeobox MSX1 y MSX2 también intervienen en el desarrollo inicial de los primordios faciales (porción distal del primordio mandibular y bifurcación del cartílago de meckel). Las proteínas MSX son importantes moduladores del desarrollo craneofacial, de los brazos, piernas y del sistema nervioso. de estos genes se encuentra correlacionada con la formación del patrón del primordio facial desde el mesénquima indiferenciado hasta la formación de cartílagos, músculos y nervios y con cambios en el desarrollo esquelético.Las alteraciones en la función del gen MSX1 parecen estar asociadas con hipoplasias mandibulares y maxilares, fisuras labiales con o sin fisura palatina, alteraciones frontonasales, anomalías en los ojos y en los dientes (hipodoncia). En cultivos de célula mioblásticas, la proteína Msx1 puede reprimir la miogénesis y mantener las células en un estado indiferenciado. En contraste, la mutación del gen MSX2 causa la cráneosinostosis tipo Boston, que se presenta en humanos, por la sustitución de una prolina por una histidina, en la posición 7 del homeodominio de Msx2, que genera un aumento en la función normal de cráneosinostosis. Las mutaciones del gen MSX1, también se han visto asociadas con alteraciones en el desarrollo de las extremidades y del sistema nervioso. Aunque ambos genes MSX1 y MSX2, muestran un sitio de preferencia similar de unión al DNA y ambos pueden reprimir la transcripción, presentan propiedades bioquímicas diferentes por tener dominios únicos N-terminal, que le confiere a MSX2 una gran afinidad por el DNA mientras le da al MSX1 potencia como represor. Los cambios en el desarrollo craneofacial y agenesia dental están relacionados no solo con el gen MSX, sino también con las BMP (proteínas morfogenéticas óseas BMP2 y BMP4). Estas proteínas se expresan en regiones discretas de las zonas distales del inicio del primordio facial, e interactúan con los genes Msxmediante las vías señalización en la regulación de las interacciones epitelio- mesénquima durante la organogénesis4.(5)

Las BMP2 y BMP4 activan la expresión de los genes MSX1 y MSX2 durante el desarrollo del primordio facial y en la formación del cráneo y las meninges. La aplicación de BMP4 puede inducir a la expresión de los genes Msx1 y Msx2 en la sutura mesenquimal, resultando en un aumento concomitante del grosor del tejido. Se ha propuesto que la vía de señalización de BMP4 - MSX1 regula el balance de las células osteogénicas que se encuentran en el sitio de la sutura, y participan en procesos de diferenciación en el mesénquima dental, porque cambios en la expresión de BMP4 preceden cambios en la expresión de MSX1. Por otra parte BMP4 también interactúa con tres factores de transcripción (MSX1, MSX2 y Egr 1). (5)

Otros genes que contienen homeobox, son expresados en el arco mandibular y maxilar y en el desarrollo del primordio facial, los cuales codifican dominios Homeox que contienen factores de transcripción, incluidos, MSX1, MSX2, DLX1 a 6 y BARX1, 2. (5)

Los genes, Noggin y Chordin intervienen en el desarrollo de la mandíbula y son antagonistas de las BMP. La expresión de Noggin está restringida al epitelio frontonasal pero es reducida en los cornetes, el tratamiento con Noggin conduce a un crecimiento extrínseco de la prominencia frontonasal y de lasprominencias maxilares y finalmente a la delección de los huesos maxilares y palatinos. Estos genes también regulan la expresión de BMPs endógenas.(5)

Otro gen que juega un papel importante en el fenotipo mandibular, es conocido como Goosecoid. Se ha visto que la trascripción del gen goosecoid, es detectada en estadios tardíos del desarrollo del mesénquima osteogénico de la mandíbula, lengua y oído medio y está involucrado en las interacciones inductivas de la formación de la cabeza.(5)
Una de las diferencias entre la embriogénesis del maxilar y la mandíbula es la interacción genética. En el primordio mandibular la activación del gen MSX1, se encuentra asociado con FGF 4 en el epitelio y la bifurcación del cartílago de Meckel. Además la aplicación de BMP2 puede aumentar la proliferación celular del primordio mandibular, mientras que en el primordio maxilar, MSX1 interactúa con el gen Hedgehog sónico, en el epitelio y en la bifurcación del hueso palatino.(5)

Otro gen relacionado con la embriogénesis cráneofacial, es la endotelina, es un péptido vasoactivo que se expresa en las células del endotelio vascular y juega un rol en la regulación de la presión sanguínea. La alteración de este gen en ratones, no muestra alteraciones en su sistema cardiovascular, pero presenta una marcada disminución de la medida de la lengua, micrognatismo y paladar hendido. La ET-A, es uno de los dos receptores de endotelina y su ligando primario ET-1, es expresado en el epitelio del arco branquial, endodermo de la bolsa faríngea, y mesodermo paraxial del núcleo del arco. Esta relación ET-A/ET-1 es importante porque define patrones de la región caudal del primer arco, y su mutación produce una condición humana denominada CATCH-22, caracterizada por estructuras faciales anormales y deformidades cardiovasculares. Al parecer algunos de los defectos encontrados en ratones mutantes ET-A guardan relación con la ausencia de goosecoid.(5)

Los genes homeobox también, influyen en la expresión de otros grupos de genes como los SHH que intervienen en el fenotipo del sistema craneofacial. Es importante resaltar que esta familia de genes incluye genes más específicos, en el desarrollo de las estructuras del cráneo y la cara y en la determinación del fenotipo mandibular.(5)

El sonic hedgehog (SHH) es un homólogo de la Drosophila.Esta proteína SHH es liberada desde la notocorda y es necesaria para la supervivencia y el desarrollo de células esclerosomales que expresan Pax1/Pax9, además, actúa antagónicamente en Bmp4 y Bmp3, controla el patrón en el eje antero posterior y está implicada en el control de la apoptosis y proliferación celular en la extremidad del embrión en desarrollo.SHH inhibe la expresión de BMP4, de los genes MSX y promueve la expresión de Pax1 por células somáticas in Vitro e in vivo. SHH codifica para un péptido de señalización que está involucrado en la regionalización de segmentos de corto y largo rango. La mutación de este gen genera profundas anormalidades en la morfogénesis craneofacial. La pérdida de SHH produce defectos en el patrón de la placa neural, desencadenando prosencefalia, defectos análogos al hipertelorismo y labio-paladar hendido. Por el contrario la sobrexpresión de este gen, resulta en hipertelorismo, y en casos más severos en duplicación facial.(5)

La familia de los genes FGF (factor de crecimiento fibroblásticos), también actúa en la regulación del gen MSX1 y de PAX9durante la morfogénesis dental, el desarrollo inicial de los primordios faciales, el desarrollo de la porción distal del primordio mandibular y la bifurcación del cartílago de Meckel. Estos genes también se expresan en las células del epitelio dental, estimulando la proliferación celular y la división dental.(5)

La expresión de FGF 3 está confinada al mesénquima de la papila dental, mientras que FGF 4, FGF8 y FGF9 son expresados exclusivamente en las células de la papila dental. Los FGF utilizan proteoglicanos como receptores. FGF-8 induce la expresión de Pax 9, mientras que BMP2 y BMP4 previenen esta inducción.(5)

El gen Pax9 es un marcador para el desarrollo del mesénquima dental antes de la primera manifestación morfológica de la odontogénesis. Los sitios de expresión de Pax9 en el arco mandibular están representados por la actividad combinada de 2 señales provenientes de FGF8 y de BMP2- BMP.(5)

Otro grupo de genes que interactúa con los genes homeóticos durante la morfogénesis craneofacial está representado por los genes Wnt. Los genes Wnt, Wnt3 y Wnt4, intervienen en las funciones de las comunicaciones intercelulares durante el desarrollo de los órganos y de los miembros del embrión, contribuyendo a la morfogénesis y organogénesis. En la morfogénesis craneofacial los genes wnt interactúan con los genes Msx 1 y Bmp4.(5)

Según estudios en implantes experimentales se ha demostrado que la expresión de Fgf8 induce la expresión de Pitx 1 y Pitx 2, por el contrario la expresión de Bmp4 reprime la expresión de Pitx 1 en el mesénquima mandibular y de Pitx 2 en el epitelio dental. Los patrones de Pitx1 y pitx2 en el desarrollo mandibular, son regulados por los efectos antagonistas de Fgf8 y Bmp4, e intervienen en la expresión de los genes en el mesénquima y en el epitelio dental.(5)

La expresión de Pitx 1 es detectada en el desarrollo temprano en el epitelio y en el mesénquima cubriendo la formación del diente en la mandíbula, y luego es mantenida en el epitelio dental desde el estado de botón hasta el estado de campana tardía. En contraste, la expresión de Pitx 2 está restringida al epitelio dental durante la organogénesis.(5)

Herencia de las maloclusiones
El papel de la herencia se evidencia en diversas investigaciones que demuestran la similitud de las características craneofaciales entre padres e hijos (5). La importancia del genotipo se manifiesta todavía más cuando se comparan gemelos monozigotos y dizigotos. Los gemelos monozigotos, aunque muestran una cierta variación en el tamaño, forma y disposición espacial de los componentes óseos del esqueleto craneofacial, se parecen mucho más entre sí que los gemelos que no comparten el mismo material genético.(6)

A pesar de estas observaciones King et al. proponen que la similitud entre hermanos gemelos para los rasgos oclusales refleja una respuesta similar a los factores ambientales que son comunes a ambos hermanos. Esto es, que dados unos tipos faciales influidos genéticamente, los hermanos gemelos es probable que respondan a los factores ambientales de manera similar.(7)

El análisis de variables craneométricas (esqueléticas) entre parejas de hermanos muestra que las estructuras del esqueleto craneofacial tienen una alta heredabilidad (10). Los factores genéticos también tienen un impacto importante en la amplitud y longitud de arcada.(8)

Parece, por tanto, que excepto en las situaciones en las que la etiología es clara (defectos en el desarrollo embriológico, traumas e influencias ambientales), la mayoría de maloclusiones esqueléticas moderadas suelen ser el resultado de un patrón heredado.(9)

Por su parte, el tamaño dentario, la morfología dentaria y la formación radicular están, en gran medida, bajo control genético . Las dimensiones bucolinguales y mesiodistales de la corona dental son más discordantes entre gemelos dizigotos en comparación con los monozigotos, lo que refuerza las evidencias de un control genético.(10)

En cambio, las variables basadas en la posición y relación de los dientes (apiñamiento, rotaciones, desplazamientos dentarios) tienen una heredabilidad muy baja . Estos resultados parecen indicar que las variaciones en la posición dentaria se deben, casi enteramente, a causas ambientales y no genéticas.(10)

Factores genéticos de la Maloclusión clase III
El prognatismo mandibular característico de la maloclusión clase III, resulta de un imbalance en el crecimiento esquelético de las bases del maxilar superior y del maxilar inferior sumado a un tamaño pequeño de la base de cráneo anterior Aunque el carácter hereditario de esta maloclusión ha sido . ampliamente demostrado, el modo como se trasmite aún no ha podido ser establecido. Downs (1928) en estudios realizados con familias describió el comportamiento hereditario de la maloclusión clase III. Suzuki (1961) estudió 1362 personas de 243 familias japonesas y notó que el prognatismo mandibular tuvo una alta incidencia familiar (34.3%) en comparación con otras maloclusiones (7.5%). En gemelos monocigotos y dicigotos se observa una concordancia seis veces mayor para los gemelos monocigotos, que presentan esta maloclusión. Por otra parte la presencia de prognatismo mandibular, como característica patognomónica de diversos síndromes cráneofaciales, también sugiere el carácter genético de esta maloclusión .Aunque la forma como se trasmite la clase III, aún no está totalmente determinada, se han sugerido varios modelos de herencia: Downs, (1928, 3b) propuso un modelo de herencia simple recesiva, Strohmayer (1937) concluyó que el prognatismo mandibular fue trasmitido como una característica autosómica dominante en la dinastía Hapsburg. Krauss y col. (1959) encontraron una herencia variable en expresividad y penetrancia, con diferencias en las poblaciones raciales. Stiles y Luke, (1953) Mah, (2001) y El-Gheriadni (2002), proponen un modelo Autosómico dominante con penetrancia incompleta, mientras que Wolf (1993), sugiere un modelo de herencia poligénica.(11)

Aunque al parecer existe una fuerte tendencia familiar en el desarrollo de las maloclusiones clase III, existe también un alto porcentaje de pacientes sin antecedentes familiares ,Por lo tanto la prevalencia de esta maloclusión . podría estar relacionada con la expresión de varios genes que interactúan con el medio ambiente, lo cual determinaría la manifestación y severidad de las características fenotípicas que componen esta entidad. (11)

Factores genéticos de la Maloclusión clase II
Maloclusiones caracterizadas por una relación mesial de los primeros molares superiores permanentes: el surco vestibular del primer molar permanente inferior, está por distal de la cúspide mesio-vestibular del primer molar superior permanente.(12)

La maloclusión clase II división 1 es caracterizada por una discrepancia entre tamaño mandibular y maxilar con vestíbulo versión de incisivos superiores. Ésta ha sido estudiada tanto en gemelos como en familias y se le ha atribuido una herencia multifactorial poligénica con una alta correlación entre el paciente y su familia.(13)

La maloclusión clase II división 2 es una entidad clínica particular, dado que presenta un conjunto de rasgos morfométricos bien definidos en la morfología mandibular. Los estudios en gemelos monocigotos muestran 100% de concordancia y en dicigotos 90% de discordancia, siendo una evidencia fuerte para mencionar que los factores genéticos son la principal causa etiológica en el desarrollo de esta maloclusión. Ésta ha sido explicada por un modelo poligénico con expresión simultánea de varios rasgos morfológicos actuando aditivamente más que uno solo controlando toda la maloclusión. Sin embargo, hay controversia respecto a su etiología, dado que algunos autores consideran que la línea labial alta junto con una morfología y comportamiento muscular labial particular son los principales factores etiológicos. Según lo menciona Mossey , la controversia podría deberse a una falla en la apreciación de los efectos sinérgicos de los factores genéticos y medioambientales sobre la morfología facial.(14)

Terapia génica
La terapia génica es un nuevo procedimiento para tratar, curar y prevenir la enfermedad cambiando los genes de un individuo. En principio existen tres formas de tratar enfermedades mediante la terapia génica: *Sustituir genes alterados: Se pueden corregir mutaciones mediante cirugía génica, sustituyendo el gen defectuoso o reparando la secuencia mutada. *Inhibir o contrarrestar efectos dañinos: Se lleva a cabo mediante la inhibición dirigida de la expresión génica. Este proceso se desarrolla bloqueando promotores, interfiriendo con los mecanismos de expresión génica mediante RNA anti-sentido que son complementarios de mRNA y se unen a ellos bloqueándolos, o, más recientemente, mediante siRNA ("small interferents RNA"), que bloquean secuencias específicas de RNA, por lo que pueden inhibir cualquier gen bloqueando sus mRNA. *Insertar genes nuevos: Se realiza por supresión dirigida de células específicas. Se insertan genes suicidas que destruyen a la propia célula que los aloja, o genes estimuladores de la respuesta inmune. También se puede introducir una copia de un gen normal para sustituir la función de un gen mutante que no fabrica una proteína correcta.(15)

Las modificaciones pueden ser realizadas fuera de las células cultivadas y luego administradas al paciente mediante un vector (procedimientos "ex vivo") o pueden ser involucradas como modificaciones en las células del individuo directamente (procedimientos "in vivo"). (15)

Tipos de terapia génica:
Según los propósitos y tipos de células blanco se distinguen 4 categorías de terapia génica:

Tipo I es la terapia génica de células somáticas; ésta terapia involucra la corrección de defectos genéticos en cualquiera de las células somáticas del organismo. (15)

Tipo II es la corrección de una deficiencia genética a través de la transferencia de genes funcionales dentro de las células germinales o gametos, reemplazando un gen defectuoso. A diferencia de la anterior, no se recomienda la adición de genes en la línea germinal, debido a los efectos biológicos que producirían la mezcla del gen normal y mutado sobre las señales reguladoras necesarias para el crecimiento y desarrollo celular normales.(15)

Tipos III y IV de terapia génica involucran el uso de células somáticas y de células germinales, seleccionando una o varias características fenotípicas particulares, con el propósito de hacer mejoramiento genético. Estas terapias están dirigidas a personas normales en quienes no hay evidencia de alteración genética alguna. El tipo IV pretende asegurar que las modificaciones genéticas pasen a las futuras generaciones. (15)

Sistemas de transferencia genética
La inserción del gen terapéutico en las células blanco se puede hacer mediante el uso de métodos químicos, físicos y biológicos. Sistema de Transferencia Instrumentos

VIRAL Adenovirus
Retrovirus
Virus adenoasociados (AAV)
Herpes Virus
QUIMICO Fosfato Calcico
Medios Catiónicos
Polietilenglicol
FISICO Electroporación
Disparo de micropartículas de oro.
FUSIÓN Lisosomas cargados con ADN
policatiónicos.

Los métodos químicos comprenden el uso sales como el fosfato de calcio, DEAE dextrano, o el uso de liposomas dentro del cual se introduce el gen o segmento de ADN que se quiere transportar al interior de las células. En cuanto a los métodos físicos, se puede usar la electroporación, procedimiento por el cual se usa la corriente eléctrica para formar poros en la membrana celular que permite el paso del ADN hacia el interior de las células, la microinyección de material genético directamente en la célula o la micro balística. (15)

VECTORES VIRALES
De manera clara, los virus pueden ser utilizados como vectores en la terapia génica, al menos bajo circunstancias ideales. (15)
Retrovirus

Los retrovirus comprenden una gran clase de virus desarrollados que contienen ARN de cadena sencilla como genoma viral. Durante el ciclo de vida vírico normal, el ARN vírico se transcribe a la inversa para producir ADN de cadena doble (gracias a la acción de la enzima transcriptasa reversa) que se integra en el genoma de la célula huésped y se expresa en períodos prolongados. Como resultado, las células infectadas vierten virus de forma constante sin daño aparente en la célula hospedadora. (15)
Adenovirus

Los vectores de adenovirus son capaces de transferir el gen de forma eficiente en una amplia cantidad de células y tejidos, y son fáciles de producir en grandes cantidades. La principal desventaja de este vector es que la respuesta del huésped al virus parece limitar la duración de la expresión y la capacidad de repetir la dosis. (15)
Virus Adeno-asociados

El AAV es un virus muy pequeño, muy simple, no autónomo, que contiene ADN lineal de cadena sencilla. El virus requiere la co-infección con otros virus como el adenovirus para replicarse. (15)

Herpes virus
El potencial de estos virus como vectores génicos recae en la habilidad de llevar grandes secuencias de ADN extraño insertadas y su habilidad para establecer infecciones latentes de larga duración en las cuales el genoma del virus existe aparentemente sin efectos en la célula hospedera. (15)

VECTORES NO VIRALES

Bombardeo de partículas

Este se ha mostrado como un método efectivo de transferir genes tanto in vitro como in vivo. En este método físico el plásmido de ADN es primero revestido sobre su superficie, con gotas de 1 a 3 micras de diámetro de oro o tungsteno. Estas partículas son aceleradas por una descarga eléctrica de un aparato o por un pulso de gas y son " disparadas" hacia el tejido. (15)

Inyección directa de ADN

Por este método el ADN o ARN puro circular y cerrado covalentemente es directamente inyectado dentro del tejido deseado. El mecanismo de captura del ácido nucleico a través de la membrana celular muscular, es el resultado de una serie de características estructurales favorables de las células multinucleadas: el retículo sarcoplasmático y un extenso sistema tubular transverso. Gracias a éste el contenido extracelular es penetrado profundamente en la célula facilitando la transferencia del ADN. Así el método de inyección de ADN directamente es simple, económico, y no es tóxico, comparado con la entrega mediante virus. (15)

Liposomas catiónicos

La técnica recae en las propiedades de carga eléctrica del ADN (negativo debido a la cadena de fosfatos en la doble hélice), lípidos catiónicos (carga positiva) y la superficie celular (una red de cargas negativas debido a los residuos del ácido siálico). (15)

Así, lo mismo que hacen las histonas (proteínas ricas en aminoácidos cargados positivamente que compactan el ADN), los lípidos catiónicos interaccionan con las cargas negativas del ADN condensándolo. El exceso de cargas positivas permite a los transportadores catiónicos interaccionar, mediante enlaces electrostáticos con las cargas negativas que presenta la membrana celular. (15)

Transferencia de genes mediante receptores
Las células absorben los elementos del medio exterior por endocitosis: su membrana se repliega hasta formar una vesícula, el endosoma. Los complejos de transfección aprovechan este mecanismo para penetrar en sus objetivos celulares. El Receptor de Asialoglicoproteínas (ASGPr) es específico para hepatocitos. El hígado es de gran importancia en el metabolismo del cuerpo, por tanto es obvio que sea diana para las terapia génica, también muchas enfermedades son debidas a deficiencias en enzimas hepáticas. (15)

Control de la expresión de los genes transferidos
Uno de los puntos centrales de la terapia génica es lograr la expresión del gen corrector específicamente en el tejido alterado. Este objetivo debe incluir como requisito la existencia de promotores de tejido especifico regulables. Recientemente se ha reportado la construcción de los cromosomas artificiales que contiene elementos de la expresión y estabilización mitótica en humanos. Un cromosoma artificial es un elemento genético complejo compuesto, por lo menos, de las siguientes partes: un elemento de inicio de replicación (ori); un elemento de replicación mitótica (regiones centroméricas) que permita su estabilización como elemento genético durante la división celular; secuencias teloméricas; un promotor de tejido especifico, que es una parte muy importante de este complejo y que sirve para asegurar la expresión del gen corrector en , ciertas células. Normalmente, estos cromosomas artificiales son muy útiles para transportar genes de gran tamaño, como los mega-genes, que tienen más de 200Kb. (15)

Los genes celulares se pueden clasificar en dos grupos principales: aquellos que se expresan en todas las células, que corresponden a los denominados genes domésticos (Housekeeping genes), y los que se expresan en un tejido o en un conjunto de ellos, denominados genes histo-específicos. Algunos ejemplos de estos últimos son las globina, que se expresan solo en las células eritroblásticas. (15)

Un factor adicional importante en la expresión de un gen en una célula es el estado de la cromatina. La porción relajada de la cromatina es transcripcionalmente activa, por lo que se debe entregar el gen corrector en esta zona de la cromatina. (15)

Estrategias para terapia génica somática
La terapia génica somática se puede hacer de dos formas in situ y ex vivo. La terapia ex vivo consiste en extraer células, por ejemplo los linfocitos, de la persona enferma, introducirles el gen corrector en el laboratorio mediante alguno de los sistemas e inducir su proliferación hasta lograr en ellos, la integración estable de gen. Luego los linfocitos corregidos son transfundidos de nuevo a la persona y, debido a su capacidad para infiltrar otras células, la proteína normal se distribuye en los diferentes tejidos. (15)

En contraste, en la terapia in vivo, el gen corrector es suministrado directamente al tejido (músculo, mucosa, piel, etc.), mediante un vector que permite la integración del gen y la síntesis de de la proteína normal. Este último enfoque genera una serie de problemas tecnológicos y éticos. La terapia génica, en general no ha demostrado efectos adversos debidos a la activación de oncogenes o supresión de otros genes. La expresión lograda hasta ahora ha sido transitoria. En el momento más 3500 individuos que están participando en protocolos de terapia génica portan genes "no propios" en su organismo. Se están llevando a cabo más de 530 protocolos, de los cuales 62% son para curar el cáncer, 14% para enfermedades monogénicas, 7% para enfermedades infecciosas y 7% para enfermedades cardiovasculares. La identificación de nuevos genes involucrados en las enfermedades del hombre, el desarrollo de nuevos vectores y la regulación transgénica han acelerado el progreso de la terapia génica. Sin embargo, una de las mayores dificultades que presenta la aplicación clínica de esta terapia radica en las características que debe tener el vector utilizado. Los requisitos más importantes que debe cumplir este vector son: la facilidad para producirlo a gran escala, la seguridad para manejarlo con cada tipo de célula y la capacidad para producir una expresión transgénica regulada. (15)

Aunque la terapia génica .está todavía en etapa experimental, las investigaciones indican que en los próximos 25 años será posible utilizarla con éxito para el tratamiento de diferentes enfermedades(15) .

Uno de los campos de la odontología que puede beneficiarse directamente de este tipo de terapias lo constituye las alteraciones craneofaciales y dentales. De las cerca de 5.500 patologías heredadas que presentan malformaciones, cerca de 700 involucran la región craneofacial y alrededor de 300 se manifiestan con labio y/o paladar fisurado. (15)

Algunas cráneosinostosis como los síndromes de Appert, Pfeiffer y Crouzon, que afectan el crecimiento craneofacial normal, debido al cierre prematuro de las suturas, son producidas por una mutación en el gen FGFRII (receptor tipo II del factor de crecimiento fibroblástico) (15)

La investigación actual
está dirigida a conocer las funciones de los genes que se expresan en este tejido, los mecanismos de señalización celular, las actividades de los factores de transcripción específicos y las interacciones celulares. Cuando se conozcan estos procesos, será posible prevenir o intervenir tempranamente mediante terapia génica perinatal las patologías relacionadas con cráneosinostosis o con otros síndromes que afectan el crecimiento craneofacial. La literatura reporta que en defectos craneofaciales y periodontales se puede utilizar sistemas de osteoinducción mediante la terapia génica, combinada con trepáis de células madre y bioingeniería. Las proteínas morfogenéticas BMP2 y BMP7 han sido empleadas en la terapia génica de células mesenquimales de roedores y humanos, para inducir la formación de hueso nuevo in vivo e in vitro. Métodos como la electroporación o sonoporación han sido usados para transferir el gen Gdf11 (que codifica para la proteína BMP11) para amputar pulpa dental, estimular la formación y reparación de dentina. El plásmido Gdf11 cDNA transferido dentro del tejido pulpar por sonoporación in Vitro, indujo la producción de sialoproteína dentinal (un marcador de diferenciación odontoblástica) y la producción de dentina reparativa en las pulpas amputadas de dientes in vivo. Estos resultados sugieren el potencial terapéutico de este tipo de terapias en endodoncia. (15)

En odontología, el uso de implantes metálicos se pueden usar en combinación con las BMP8 Estas podrían estimular el crecimiento óseo alrededor de los . implantes, para lograr una integración optima del implante, sin embargo el uso de las BMP en odontología aún no ha podido ser implementado clínicamente porque aún se desconocen muchos factores que afectan su respuesta in vivo. Los resultados ambiguos que reportan los estudios con la utilización de las BMP parecen estar relacionados con las dosis efectivas de BMP y con los vectores utilizados para su liberación in vivo recientemente Chao y col (2005), propusieron el uso de las BMP2, 4 y / recombinadas mediante terapia génica y demostraron un aumento significativo de la osteogénesis cuando las BMP eran recombinadas, en comparación con la utilización individual de cada una de ellas. (15)

Otra área de la odontología que podría beneficiarse con la terapia génica está relacionada con las enfermedades que afectan las glándulas salivares. Al respecto Ambudkar considera que la mayor limitación para el uso de la terapia génica en este campo, radica en la elección del vector utilizado para transferir los genes, ya que actualmente los vectores disponibles inducen reacciones inmunes y otros efectos indeseables que impiden establecer con seguridad este tipo de terapias. (15)

La terapia génica puede ser utilizada también para el tratamiento del dolor crónico severo. Numerosos estudios han demostrado que los genes pueden ser transferidos a células del sistema nervioso central de los modelos animales. Por ejemplo la transferencia del gen b-endorfina produce analgesia efectiva en ratas. (15)

Este procedimiento podría ser de gran utilidad en un futuro para el tratamiento de la "neuralgia del trigémino". Sin embargo uno de los mayores campos de acción de la terapia génica en odontología lo constituyen las técnicas usadas para transferencia de genes en el tratamiento primario o adjunto de los pacientes que presentan cáncer de cabeza y cuello. Wang y col (2001), sugieren que la terapia génica con IL-12 combinada con la inmunización de la mucosa oral puede inducir inmunidad sistémica antitumoral. (15)
Por otra parte Fukui y col (2001) proponen que la . sensibilización de las células tumorales con "ganciclovir", utilizando como vector el virus asociado al adenovirus, podría ser utilizado con éxito en la terapia génica para el carcinoma oral escamo-celular. (15)

.La utilización de terapia génica en la bioingeniería de tejidos orales que utilizan células madres, es también uno de las áreas más investigadas hoy en día para el tratamiento del cáncer, la pérdida de tejidos ocasionada por traumas y otras patologías, las anomalías dentomaxilofaciales. (15)

La unión del ADN que contiene el gen que se desea clonar con el vector de clonación, se realiza por medio de otras enzimas, denominadas ADN-ligasas, que unen ambos trozos de ADN. El resultado es una molécula de ADN recombinante, ya que contiene fragmentos de ADN de distinta procedencia.

Genomas de otros virus. El proceso es similar, se trata de insertar el gen deseado en un fragmento de ADN vírico (figura d) posteriormente se ensamblarán las distintas partes del virus (figura e). Así quedará el virus completo(figura f).en el siguiente paso se insertará este ADN por el proceso de la transducción.