Biotecnología

Conjunto de procesos que utilizan organismos vivos o sus productos para obtener o modificar otros productos. Combina técnicas tradicionales de selección artificial con nuevas técnicas, como el ADN recombinante.

Ingeniería Genética

Conjunto de técnicas que permiten el acceso y la manipulación del ADN. Permite manipular genes, pudiendo modificarlos e incluso introducirlos en otro organismo distinto. Un organismo modificado genéticamente se denomina transgénico.

Aplicaciones de la Ingeniería Genética

1. Obtención de productos farmacéuticos: Permite fabricar proteínas que un organismo puede tener en cantidad insuficiente, como la insulina o la hormona del crecimiento.
2. Medicina forense: Identificación de individuos a partir de muestras biológicas.
3. Diagnóstico de enfermedades: Detección del gen responsable de una enfermedad genética, lo que permite identificar a personas asintomáticas o portadoras.
4. Terapia génica: Permite curar enfermedades insertando un gen funcional o modificando la expresión de genes. Se transfiere material genético para reemplazar un gen defectuoso o para dar una nueva función a las células.
   • Cáncer: Insertar genes supresores de tumores, como el p53; insertar un gen (tk) que induce el suicidio celular al activar una droga citotóxica.
   • Alzheimer y Parkinson (enfermedades degenerativas del sistema nervioso): Introducir genes que produzcan factores de crecimiento neural.
   • Diabetes: Insertar genes en células para que secreten insulina o un análogo de la insulina.
5. Cultivos celulares: Permite mantener y crecer in vitro células, órganos y embriones. Las células madre, que pueden dividirse ilimitadamente, se utilizan en cultivos celulares. Hay dos tipos: embrionarias y adultas.
6. Clonación celular: Las células madre, si se mantienen en cultivo, pueden generar cualquier tipo de célula (terapia celular). Permite reparar tejidos y órganos, y soluciona problemas en los trasplantes, como la escasez de donantes y la necesidad de inmunosuprimir al paciente para evitar el rechazo.

Técnicas de Ingeniería Genética

1. Obtención de ADN recombinante:
   1. Tecnología del ADN recombinante: Corta moléculas de ADN por lugares concretos mediante enzimas de restricción, y después une fragmentos de ADN de distinto origen mediante enzimas ligasas.
   2. Formación de un ADN complementario por hibridación: Se desnaturaliza el ADN y se hibridan dos hebras de ADN de distinto origen, siempre que tengan una secuencia complementaria.
   3. Síntesis de un ADNc utilizando como molde el ARNm: El ARNm eucariota debe madurar, pero las bacterias no pueden hacerlo. Con la transcriptasa inversa se sintetiza un ADN a partir de un ARNm maduro.
2. Clonación: Obtención de múltiples copias de un fragmento de ADN en el interior de un hospedador, como la bacteria Escherichia coli, que crece rápidamente, no es patógena, favorece la entrada del transgén y lo incorpora a su genoma, y es un organismo conocido y fácil de manipular.
   • Vectores de clonación: Moléculas de ADN pequeñas, capaces de transportar el ADN extraño, entrar en el hospedador y autorreplicarse. Pueden ser:
     • Plásmidos: ADN bicatenario y circular.
     • Fagos (lambda): Virus que infectan bacterias y transfieren ADN de una bacteria a otra.
     • Cósmidos: Híbridos entre plásmidos y fagos, que pueden llevar una mayor cantidad de ADN.
   • Sonda de ADN: Fragmento de ADN de cadena sencilla marcado radiactivamente o fluorescente, de secuencia complementaria al gen buscado, por lo que se hibridará con él cuando lo encuentre.
3. Reacción en cadena de la polimerasa (PCR): Cuando se conoce la secuencia de un gen, se pueden obtener rápidamente millones de copias sin tener que introducirlo en un vector de clonación.
   • Utilidades:
     • Identificar patógenos en células infectadas.
     • Detectar mutaciones hereditarias (diagnóstico prenatal).
     • “Huellas génicas”: pruebas de paternidad, medicina forense.

Genómica

La genómica estudia el genoma, que incluye la posición exacta de los genes en los cromosomas y la secuencia de nucleótidos en cada gen.

Aplicaciones de la Genómica

• Identificar qué proteínas codifican algunos genes desconocidos.
• Estudiar la interacción entre genes.
• Comparar los genomas de diferentes especies (estudios evolutivos).

Proyecto Genoma Humano

Iniciativas destinadas a conocer los genes contenidos en los 23 cromosomas humanos (localización, secuenciación y función).

Conclusiones del Proyecto Genoma Humano

• Tenemos unos 25.000 genes.
• La mayoría del genoma humano son secuencias repetitivas.
• Dos personas se diferencian en menos del 0,1% de su genoma.

Transgénicos

Organismos que contienen un gen procedente de otro organismo.

• Bacterias y levaduras: Se utilizan para producir moléculas como la insulina, la hormona del crecimiento, etc. También se utilizan en biorremediación, por ejemplo, para eliminar vertidos de petróleo.
• Plantas: La bacteria Agrobacterium tumefaciens (causante de la enfermedad de las agallas) tiene el plásmido Ti, que es un vector natural de transferencia de genes procariotas a eucariotas. Se utiliza para obtener plantas resistentes a insectos, herbicidas, etc., así como para mejorar la conservación de los frutos o aumentar el contenido de nutrientes.
• Animales: Se introduce el gen acompañado de secuencias reguladoras para que se exprese en el momento y célula adecuados. Se utilizan como granjas farmacéuticas, para la fabricación de órganos para trasplantes, y para obtener animales “knock-out”, con un gen inactivado, que sirven para estudiar la función de ese gen, como el gen p53 (relacionado con los tumores).

Etiquetas: ADN recombinante, Biotecnología, Clonación, Genómica, ingeniería genética, PCR, Terapia Génica, transgénicos