miércoles, 4 de junio de 2014
Aplicaciones de la Ingeniería Genética en medicina e industria farmacéutica
Obtención
de proteínas de mamíferos
Una serie de hormonas
como la insulina, la hormona del
crecimiento, factores de coagulación, etc., tienen un interés médico y
comercial muy grande. Antes, la obtención de estas proteínas se realizaba
mediante su extracción directa a partir de tejidos o fluidos corporales. En la
actualidad, gracias a la tecnología del ADN recombinante, se clonan los genes
de ciertas proteínas humanas en microorganismos adecuados para su fabricación
comercial. Un ejemplo típico es la producción de insulina que se obtiene a
partir de la levadura Sacharomyces cerevisae, en la cual se clona el gen de la
insulina en humanos.
Obtención
de vacunas recombinantes
El sistema
tradicional de obtención de vacunas a partir de microorganismos patógenos
inactivos, puede comportar un riesgo potencial. Muchas vacunas, como la de la hepatitis B, se obtienen actualmente
por ingeniería genética. Como la mayoría de los factores antigénicos son
proteínas lo que se hace es clonar el gen de la proteína correspondiente.
Diagnóstico
de enfermedades de origen genético
Conociendo la
secuencia de nucleótidos de un gen responsable de una cierta anomalía, se puede
diagnosticar si este gen anómalo está presente en un determinado individuo.
Obtención
de anticuerpos monoclonales
Este proceso abre las
puertas para luchar contra enfermedades como el cáncer y diagnosticarlo incluso
antes de que aparezcan los primeros síntomas.
INGENIERÍA GENÉTICA EN SERES VIVOS
Ingeniería genética en bacterias
Son los seres vivos más
utilizados en Ingeniería Genética. La más utilizada es la Escherichia coli. Se
usa prácticamente en todos los procesos de I.G.
Ingeniería genética en levaduras
y hongos
Son junto con las bacterias los
sistemas más utilizados. El Saccharomyces cerevisiae fue el primer sistema eucariota
secuenciado completamente. Otra levadura importante es P. pastoris, utilizada
para conseguir proinsulina en cultivo discontinuo y quitinasa en cultivo
continuo. En el campo de los hongos destaca por su labor médica el Penicillium.
Ingeniería Genética en animales
La manipulación genética de los
animales persigue múltiples objetivos: aumentar el rendimiento del ganado,
producir animales con enfermedades humanas para la investigación, elaborar
fármacos, etc.
Producción animal por ingeniería
genética: Peces transgénicos: las principales aplicaciones en animales se han
realizado en peces, debido a que la fecundación es externa, lo cual permite la
introducción del gen en el cigoto antes de que se unan el núcleo del
espermatozoide y el del óvulo. Se han producido carpas transgénicas que crecen
mucho más rápido, debido a la incorporación del gen de la hormona del
crecimiento de la trucha, y salmones transgénicos, que resisten mejor las bajas
temperaturas. Mamíferos: se han obtenido ratones transgénicos, con distintos
genes modificados. Sin embargo, todavía su aplicación para la mejora de
especies es preliminar, enfocándose el estudio desde un punto de vista más bien
puramente científico.
Ingeniería Genética en plantas
Actualmente se han desarrollado
plantas transgénicas de más de cuarenta especies. Mediante ingeniería genética
se han conseguido plantas resistentes a enfermedades producidas por virus,
bacterias o insectos. Estas plantas son capaces de producir antibióticos,
toxinas y otras sustancias que atacan a los microorganismos. También se han
conseguido otro tipo de mejoras, como la producción de distintas sustancias en
los alimentos que aumentan su calidad nutricional, mejorar las cualidades
organolépticas de un producto o que ciertas plantas sean más resistentes a
determinados factores ambientales, como el frío.
Las técnicas de ingeniería
genética también permiten el desarrollo de plantas que den frutos de maduración
muy lenta. Así, es posible recoger tomates maduros de la tomatera y que lleguen
al consumidor conservando intactos su sabor, olor, color y textura. La mejora
de la calidad de las semillas es también un objetivo.
Las aplicaciones farmacéuticas
son otro gran punto de interés. La biotecnología permite desarrollar plantas
transgénicas que producen sustancias de interés farmacológico, como
anticuerpos, ciertas proteínas y hormonas, como la hormona del crecimiento.
BIOTECNOLOGÍA GENÉTICA
En la
década de 1970 se abrieron nuevas perspectivas en el campo de las biotecnologías gracias a la elaboración de nuevas
técnicas que permiten llegar directamente al material que está en el origen de
todas las características y procesos vitales, es decir, el ADN. Este conjunto de técnicas
moleculares de manipulación genética recibe el nombre de ingeniería genética.
Su
objetivo es la manipulación in
Vitro del ADN, la
introducción de este ADN así modificado en células vivas y la incorporación del
mismo como parte del material hereditario de dichas células. De este modo, ADN
de diversas procedencias, por ejemplo, la fracción de ADN humano regula la
síntesis de insulina, puede introducirse en bacterias de manera que pasa a
formar parte de su genoma y lograr así que la bacteria adquiera la capacidad de
elaborar insulina.
Terapia genética
La
terapia genética consiste en sustituir o añadir, según el caso, una copia
normal de la región defectuosa del ADN para poder solucionar y restablecer la
función alterada, evitando el desarrollo de enfermedades de origen genético,
como por ejemplo la facultad defensiva ante las enfermedades infecciosas. Las
enfermedades con las que se ha empezado a trabajar son, entre otras, la
deficiencia de la enzima ADA (adenosina desaminasa), conocida como la de los niños burbuja y la DMD o distrofia muscular de
Duchenne.
La
posibilidad de curar las enfermedades genéticas con un tratamiento específico
justifica lo esfuerzos que se están realizando en este sentido.
Implicaciones éticas
La
ingeniería tiene aplicaciones en campos muy diversos; dos de los más
importantes son la medicina y la creación de nuevas especies o mejora de las
existentes. El progreso en estos ámbitos puede aportar resultados capaces de
aliviar algunos problemas de gran importancia, pero no se debe olvidar que la
explotación comercial de las tecnologías requeridas sólo está al alcance de
unas pocas empresas multinacionales. Como era de esperar, la tradicional
dependencia económica de los países subdesarrollados tiene en la ingeniería
genética un nuevo elemento de desequilibrio. En otro orden de cosas, la
ingeniería genética puede plantear graves problemas éticos. Hay opiniones muy
diversas sobre dónde han de situarse los límites de manipulación del material
que está en la base de todos los procesos vitales.
Al
inicio de los experimentos del ADN recombinante, varios investigadores
mostraron su preocupación por los riesgo que se pueden realizar con dichas
técnicas. En varios países se crearon comités para discutir el uso y la
aplicación de técnicas de ingeniería genética.
TÉCNICAS
La ingeniería genética incluye un
conjunto de técnicas biotecnológicas, entre las que destacan:
·
La
tecnología del ADN recombinante;
·
La secuenciación del ADN;
·
La reacción
en cadena de la polimerasa (PCR).
·
Plasmotosis
·
Clonación
molecular
·
Mutación
excepcional
·
Transgénesis
·
Bloqueo
génico
La tecnología del ADN recombinante
La tecnología del ADN
recombinante consiste
en aislar y manipular un fragmento de ADN de un organismo para
"recombinarlo" con el de otro organismo.
Generalmente se trata el ADN con
una endonucleasa de restricción que origina en este caso un corte escalonado en las
dos hebras dobles de ADN. Los extremos escalonados de ambas hebras de ADN son
complementarios, una condición que tienen que tener si se quieren unir. Los dos
ADNs así cortados se mezclan, se calientan y sé enfrían suavemente. Sus
extremos cohesivos se aparearán dando lugar a un nuevo ADN recombinado, con
uniones no covalentes. Las uniones covalentes se forman añadiendo ADN ligasa y
una fuente energética para formar los enlaces.
Otra enzima clave para unir ADNs
es la transferencia terminal, que puede adicionar muchos residuos de desoxirribonucleótidos sucesivos al extremo 3´de las hebras
del ADN. De este modo pueden construirse colas de poli Guanina en los extremos 3´ de una de las
hebras de ADN y colas de poli Citosina en los extremos de la otra
cadena. Como estas colas son complementarias, permitirán que los dos ADNs se
unan por complementariedad. Posteriormente, se forman los enlaces covalentes
por la ADN ligasa.
El ADN recombinado se inserta en
un ADN vector que actúe como vehículo para introducirlo en una célula
hospedadora que lo replique, los vectores o transportadores más utilizados son
los plásmidos y el ADN del fago lambda.
La secuenciación del ADN
Es un conjunto de técnicas que
permiten conocer el orden en que aparecen los nucleótidos en el ADN, que es la base de la
información genética de los organismos . Mediante esta técnica tiene
aplicaciones médicas, como la búsqueda de algún polimorfismo genético que se asocie con una enfermedad;
básicas: comparar la historia evolutiva de un organismo; o forenses.
La reacción en cadena de la
polimerasa (PCR)
La técnica de la PCR aprovecha la
actividad enzimática por la que se replica el ADN en las células para
conseguir una gran cantidad de copias de ADN a partir de cantidades pequeñas.
Se utiliza una polimerasa o una mezcla de varias que puedan
resistir temperaturas elevadas, siendo la más común la polimerasa
taq.
La técnica consiste en realizar
varios ciclos de temperaturas elevadas para conseguir la desnaturalización del ADN y temperaturas más bajas
para la amplificación del ADN desnaturalizado mediante la polimerasa.
¿QUE ES LA INGENIERÍA GENÉTICA?
Una explicación sencilla sería decir que es
el área de la biológica molecular que trabaja sobre la manipulación de los
genes (ADN), y en la actualidad es utilizada por la Biotecnología para desarrollar mejoras (de calidad y
cantidad) en los alimentos, para desarrollar vacunas y muchas utilidades más
como la clonación humana.
Si dividimos el ADN en
fragmentos mediante el uso de las enzimas de restricción, los mismos quedarán
rebordeados por una sustancia pegajosa que hace que se puedan unir fragmentos
de diferente procedencia dando origen al ADN recombinante. El proceso que
acabamos de describir es lo que comúnmente hace la Ingeniería Genética.
De esta manera, se da
origen a los alimentos
transgénicos, que son los que están modificados en su ADN para
que sean más resistentes a las épocas de sequía prolongadas, o como sucede en
le caso de los animales, donde los ingenieros combinan diferentes razas y
logran que estas subespecies sean más ricas en carne o que den más leche (en el
caso de las vacas). En el caso de los bovinos se recombinan las células de las
ovejas para que las generaciones producto de esta mutación provean mayores y
mejores cantidades de lana.
La
ingeniería genética en los seres humanos estuvo mucho tiempo sometida a la
observación y análisis desde el punto de vista de la ética y la religión. Sin
embargo, en la actualidad los científicos cuentan con mayor apoyo de la opinión
pública gracias a los avances dados a conocer en el campo de la prevención de
enfermedades hereditarias ligadas a la manipulación genética.
La
incógnita que está tratando de resolver la Ingeniería Genética a futuro es el
efecto que causan las modificaciones de ADN en los alimentos cuando son
ingeridas por los seres humanos y las mismas mutaciones a las que el hombre es
sometido para mejorar su calidad de vida, es decir si nos afectan y en qué
grado lo hacen.
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