top of page

INGENIERÍA GENÉTICA

Conocemos como ingeniería genética al conjunto de técnicas basadas en la manipulación del ADN. En ocasiones, también utilizamos la expresión tecnología del ADN recombinante, porque muchas técnicas se basan en la recombinación de fragmentos de ADN. Recordemos que durante el paquiteno de la profase I de la meiosis se produce una recombinación entre los cromosomas duplicados. La recombinación tiene como consecuencia la reorganización de los alelos. Por este motivo, al término de la meiosis aparecen combinaciones génicas diferentes de las de los cromosomas originales.

La recombinación génica en el laboratorio se realiza mediante la unión de fragmentos de ADN que originalmente están separados, porque corresponden a cromosomas distintos de la misma célula, a células diferentes o, incluso, a organismos distintos.

Mediante la manipulación del ADN podemos conseguir que una bacteria sintetice una proteína humana, o bien, que para fabricar una vacuna, un virus reduzca su capacidad infecciosa. Así, también se estudiamos la posibilidad de modificar la dotación genética de una persona para corregir una enfermedad hereditaria mediante la terapia génica

image.png
image.png

Instrumentos y técnicas utilizados en ingeniería genética

Para obtener nuevas combinaciones de genes, llevamos a cabo una serie de operaciones en las que utilizamos enzimas, microorganismos y virus como «instrumentos» imprescindibles.

Enzimas

A partir de diversas especies de bacterias, levaduras y animales, y también de virus, se han aislado y catalogado numerosas enzimas que pueden utilizarse en el laboratorio

• Obtener, en poco tiempo, numerosas copias del ADN que les ha sido transferido, gracias a su elevada tasa de división.

• Favorecer la transferencia de ADN a otros organismos, ya que, de manera natural, los microorganismos y los virus participan en muchos intercambios de material genético. Los más habituales son la transducción, la conjugación y la transformación.

 

La transducción es un mecanismo de transferencia de genes entre bacterias que tiene un virus como vehículo

image.png

A la hora de manipular el ADN. Estas enzimas permiten llevar a cabo muchas operaciones (cortar, copiar, pegar...), para obtener nuevas combinaciones de genes dentro de un organismo o bien transferir ADN de un organismo a otro.

Aplicaciones de la ingeniería genética

Los numerosos avances técnicos en la ingeniería genética han permitido un amplio desarrollo de todas las áreas relacionadas directa o indirectamente con la genética. Fruto de todo ello han sido los grandes avances científicos y tecnológicos, tanto en el campo de la biotecnología aplicada a la alimentación y la industria como en el campo de las ciencias de la salud.

Genómica

Definimos como genómica a la parte de la genética que se encarga del estudio del genoma de una especie. Ello incluye el estudio de la secuencia de bases de su ADN y la determinación y la ubicación de todos los genes que lo componen, ya que no todo el ADN es codificante. Algunas de las primeras especies de las que se obtuvo la secuencia de su genoma son Haemophilus influenzae (bacteria responsable de un tipo de gripe), Saccharomyces cerevisiae (levadura de la cerveza) y Drosophila melanogaster (mosca del vinagre).

El proyecto de genómica más conocido es quizás el Proyecto Genoma Humano (PGH), iniciado en 1990 por el Departamento de Energía y el Instituto de Salud de Estados Unidos y finalizado en 2003 con la colaboración de científicos de diversos países. Del análisis del genoma humano podemos derivar múltiples ventajas, muchas de ellas relacionadas con las aplicaciones médicas.

image.png

Proteómica

Surge con posterioridad a la genómica y como consecuencia de esta. La proteómica se encarga del estudio del conjunto de proteínas funcionales que se expresan en una especie concreta.

 

La proteómica abarca tanto la identificación del gen que codifica cada proteína como el estudio de los procesos postraduccionales que esta padece y cómo estos cambios influyen en su funcionalidad posterior

image.png

Obtención de fragmentos de ADN

Se produce mediante la utilización de endonucleasas de restricción. Estas enzimas rompen los enlaces fosfodiester de una doble hélice de ADN por una secuencia específica, llamada diana de restricción.

Las dianas de restricción corresponden, en general, a secuencias de pocos nucleótidos, normalmente entre cuatro y ocho, y pueden dar lugar a extremos cohesivos o a extremos romos.

El tratamiento con endonucleasas de restricción origina fragmentos de ADN con características diversas según la enzima usada. Se conocen más de cien enzimas de restricción, las cuales se comercializan para ser utilizados en ingeniería genética

Dianas de restricción

La acción de una diana de restricción puede dar lugar a fragmentos de ADN con:

• Extremos cohesivos: Son extremos con un fragmento monocatenario que facilitan la unión con otro fragmento de ADN monocatenario complementario. EcoR I es una endonucleasa de restricción de Escherichia coli que genera extremos de este tipo:

image.png

Extremos romos: El punto de corte está situado a la misma altura en las dos cadenas de ADN. Estos extremos no permiten la unión directa por complementariedad de otros fragmentos de material genético. Hae III es una endonucleasa de restricción de Haemophillus aegyptius, que origina cortes de extremos romos:

image.png

Organismos modificados genéticamente (OMG)

Los OMG son los organismos cuyo ADN ha sido modificado mediante ingeniería genética, es decir, organismos en los que se ha introducido uno o varios genes procedentes de otro individuo. Este ADN foráneo puede provenir de un individuo de la misma especie o bien de una especie diferente. En este último caso hablamos de organismos transgénicos. Las técnicas para la obtención de OMG se han aplicado sobre todo en dos campos:

* Mejora de la producción agrícola y ganadera: Los OMG han permitido disponer de múltiples especies de vegetales resistentes a herbicidas, de variedades con un mayor valor nutritivo

(ej.: variedad de arroz con el gen de la provitamina A)

con una mayor capacidad de adaptación al medio (ej.: variedad de maíz resistente a las bajas temperaturas por la introducción de un gen procedente de un pez ártico) 

con un crecimiento más rápido (ej.: introducción del gen activado de la hormona de crecimiento en distintos animales, sobre todo en peces).

* Investigación biomédica: Los OMG han permitido la producción a gran escala de determinados compuestos como la insulina o la hormona de crecimiento. En ambos casos se trata de una proteína codificada por un gen humano, que es introducido en organismos con una elevada tasa de expresión génica como, por ejemplo, las levaduras o las bacterias.

Clonación de DOLLY

El caso más famoso de clonación de individuos fue el de la oveja Dolly. Este proyecto de ingeniería genética se desarrolló en 1996 en el Roslin Institute de Edimburgo, Escocia; donde los investigadores Keith Campbell e Ian Wilmut llevaron a cabo con éxito la transferencia de un núcleo de célula somática de oveja y su implantación en un óvulo no fecundado de otra oveja. De esta forma nació Dolly, el primer mamífero clonado a partir de un individuo adulto.

image.png

El éxito del nacimiento de Dolly se basó en que los investigadores consiguieron coordinar los ciclos de replicación del ADN del núcleo de la célula de la oveja donante con el ciclo de producción de ARN del óvulo receptor. Conseguir esta sincronización no es sencillo por lo que este tipo de clonaciones todavía es difícil de conseguir. Además, la mayoría de los animales clonados que nacen mediante esta técnica sufren patologías, en algunos casos letales, lo que hace replantearse si es ético seguir clonando individuos con estas técnicas.

Ingeniería Genética y el Cáncer

Cuando una célula pierde la capacidad de regular su ciclo celular, comienza a reproducirse de forma descontrolada transformándose en una célula cancerosa. No responden a los factores de crecimiento ni detienen su división por la presencia de otras células

Un organismo puede generar numerosas células cancerosas a lo largo de su vida y que son eliminadas de forma natural por el sistema inmune. Algunas de estas células, si no son eliminadas, forman un tumor, esto es, una masa de células cancerosas que proliferan sin detener su división.

En algunas ocasiones, estos tumores permanecen en una masa compacta sin moverse del tejido al que pertenecen y pueden extraerse por completo, por lo que se considera tumor benigno. Sin embargo, los tumores pueden invadir otros tejidos e impiden su funcionamiento normal. En este caso se habla de tumor maligno, y puede provocar que el órgano donde se encuentre deje de funcionar y provoque la muerte del individuo.

Al descubrir la relación de algunos genes con la formación de tumores y el desarrollo de cáncer, la ingeniería genética está realizando investigaciones sobre estos genes para poder conocer cómo se desarrollan estas células cancerosas y encontrar así una posible solución para su división no controlada.

Aunque aún no existe un tratamiento definitivo para el cáncer, los avances en la detección de estos genes permiten mejorar los diagnósticos y detectar los tumores cuando todavía son pequeño

. La ingeniería genética también ha permitido mejorar el uso de anticuerpos que atacan a las células cancerosas. Actualmente, se trabaja en la síntesis de sustancias que inhiben el metabolismo de células cancerosas, lo que provocaría la muerte de este tipo de células y frenaría el crecimiento de los tumores.

bottom of page