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¿Te has preguntado alguna vez si es posible crear organismos con características específicas que queremos? ¿O si es posible curar enfermedades genéticas insertando genes deseados en nuestro ADN? ¡La respuesta es sí! La ingeniería genética es una tecnología revolucionaria que permite la manipulación del ADN de los organismos, abriendo un mundo de posibilidades nunca antes imaginadas. En la actualidad, la ingeniería genética se ha convertido en una realidad y ha revolucionado la forma en que entendemos y modificamos los organismos vivos. Desde la clonación de animales hasta la edición genética con CRISPR, la ingeniería genética ha abierto un mundo de posibilidades para la ciencia y la medicina.
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Regístrate gratis¿Qué es la ingeniería genética?
¿Qué es la transgénesis?
¿Cuál es una aplicación de la ingeniería genética en medicina?
¿Qué se utiliza en la transcripción inversa?
¿Qué ventaja tiene la técnica de transcriptasa inversa?
¿Cuál es un riesgo de los OGM?
¿Qué es CRISPR/Cas9?
¿Qué técnica permite cortar el ADN en una secuencia específica?
¿Qué es un vector en ingeniería genética?
¿Qué es un organismo transgénico?
¿Qué es la ingeniería genética?
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Equipo de profesores de Ingeniería genética
La ingeniería genética es una tecnología o conjunto de técnicas, procesos y herramientas genéticas avanzadas que se utilizan para modificar el contenido genético de un organismo, es decir, su ADN.
La ingeniería genética es un conjunto de técnicas que permite manipular y modificar el material genético de un organismo, ya sea agregando, eliminando o cambiando genes específicos. Estas técnicas pueden usarse para desarrollar nuevos medicamentos, crear plantas resistentes a enfermedades, mejorar la calidad y el rendimiento de los cultivos, y hasta para producir animales y plantas transgénicos.
La ingeniería genética también puede tener aplicaciones en medicina, como la terapia génica para tratar enfermedades hereditarias y ciertos tipos de cáncer.
Los científicos pueden utilizar la ingeniería genética para aislar genes de un organismo (A) y combinarlos con el genoma de otro organismo receptor (B). El ADN creado a partir de esta combinación se denomina ADN recombinante.
Un organismo transgénico o genéticamente modificado (OGM) es aquel que contiene ADN recombinante, el cual el resultado de la transferencia de uno o más fragmento de ADN de un organismo a otro (generalmente de diferentes especies).
Los organismos genéticamente modificados pueden ser tan simple como una bacteria o tan complejo como plantas o animales, y su información genética es modificada con el fin de producir individuos con características deseables.
La función principal de la ingeniería genética es la manipulación y modificación del material genético de los organismos, incluyendo la transferencia de genes entre especies o la creación de nuevos genes. Los grandes avances de la ingeniería genética han permitido una comprensión más profunda de los procesos biológicos y la función de los genes, así como el desarrollo de múltiples aplicaciones.
La ingeniería genética ha permitido avances significativos en la investigación científica, la medicina, la agricultura y la producción de alimentos. Además, ha abierto nuevas posibilidades en el tratamiento de enfermedades genéticas y en la creación de cultivos más resistentes a las condiciones ambientales adversas y a las plagas. También puede ayudar en la conservación de especies en peligro de extinción y en la reducción del impacto ambiental de la industria. A través de la ingeniería genética, se puede mejorar la calidad de vida humana y la sostenibilidad del planeta. Sin embargo, también es importante considerar los posibles riesgos y efectos secundarios que puedan surgir y tomar medidas para minimizarlos.
De hecho, la ingeniería genética tiene el potencial de contribuir a significativamente a solucionar varios problemas socioambientales que se presentan en la actualidad. Para ilustrar, esta puede tener un impacto en la seguridad alimentaria de varias maneras:
Algunos ejemplos de las aplicaciones más importantes de la ingeniería genética son:
Producción de alimentos modificados genéticamente
Los cultivos —como el maíz, la soja y el algodón— pueden modificarse genéticamente para que sean resistentes a los pesticidas. Esto ayuda a los agricultores a tener un mejor rendimiento, ya que pueden utilizar pesticidas para erradicar las plagas sin dañar los propios cultivos.
El tratamiento de la enfermedad de inmunodeficiencia combinada grave (SCID, por sus siglas en inglés) en bebés implica tomar células madre de la médula ósea del paciente, corregir el gen defectuoso responsable de la enfermedad y luego reintroducir las células modificadas en el cuerpo del paciente.
Creación de organismos transgénicos para la investigación científica
Los ratones transgénicos, que tienen genes humanos específicos insertados en su ADN, pueden ser utilizados para estudiar enfermedades humanas y probar fármacos experimentales y terapias potenciales que podrían revertir ciertas enfermedades en humanos.
Producción de medicamentos a través de células modificadas genéticamente
Los científicos pueden introducir en una bacteria un gen que codifique una proteína deseada, como una sustancia que tenga un uso medicinal o una hormona (entre otros, la insulina). Al cultivar masivamente nuevas colonias bacterianas con el nuevo gen introducido, se producen controladamente las cantidades requeridas de dicha proteína.
La ingeniería genética en animales se refiere la manipulación del ADN de un animal con el fin de investigar la estructura y función del genoma animal o para producir individuo con ciertas características deseables.
La ingeniería genética en animales comenzó en la década de 1970, cuando los científicos Stanley Cohen y Herbert Boyer desarrollaron la tecnología de ADN recombinante, que permitió la manipulación y el análisis de genes individuales. Entonces, empezaron a producirse las primeras bacterias transgénica que contenía un gen de otro organismo.
El primer mamífero completamente clonado fue la oveja Dolly, clonada a partir de una célula adulta en 1996. Los científicos del Instituto Roslin en Escocia utilizaron la técnica de transferencia nuclear de células somáticas para crearla. Dolly nació como cualquier otra oveja, pero era una copia genética exacta de la oveja de la que se había tomado la célula. El nacimiento de Dolly causó un gran revuelo en todo el mundo y planteó preguntas éticas y científicas sobre la clonación de seres.
¿Sabías que también se está considerando el uso de animales modificados genéticamente para que producir medicamentos? Una de las vías que se está explorando es la producción de gallinas transgénicas que han sido modificadas genéticamente para producir proteínas terapéuticas en sus huevos. Estas proteínas pueden ser utilizadas en tratamientos médicos para tratar enfermedades como el cáncer, la esclerosis múltiple y la hepatitis.
La ingeniería genética en humanos hace referencia a la manipulación del ADN humano para alterar las características heredadas de una persona o para tratar enfermedades genéticas.
Hasta ahora nos hemos referido a la ingeniería genética como herramienta para mejorar la producción de alimentos o sustancias medicianles. Pero, ¿qué pasa si se aplica en la especie humana? Podemos utilizar la terapia génica para tratar enfermedades genéticas en seres humanos, como la espina bífida, el autismo y la diabetes, mediante la inserción de genes deseados en el ADN del paciente.
La terapia génica es un nuevo tipo de medicina donde se pretende curar enfermedades modificando el material genético del paciente. Normalmente, se inserta un gen sano en el paciente para sustituir a un gen enfermo que genera algún tipo de disfunción. Al añadir el nuevo gen, se corrige la disfunción.
La terapia génica se puede aplicar a enfermedades hereditarias o a enfermedades adquiridas como el cáncer. Además, puede aplicarse tanto en células germinales como en las células somáticas del cuerpo.
Sin embargo, que la terapia génica funciona únicamente para tratar enfermedades causadas por alteraciones en nuestro DNA.
En la ingeniería genética no todo son beneficios. Las principales desventajas son:
La transgénesis es un proceso mediante el cual se insertan genes de una especie en otra especie para modificar sus características.
La transgénesis es una técnica específica dentro de la ingeniería genética, que implica la introducción de un gen o genes exógenos en el genoma de un organismo para producir un cambio en ciertas partes de su código genético. Generalmente, este procedimiento tiene lugar a nivel celular.
Podemos dividir el proceso para crear células transgénicas en cinco pasos principales:
Primero: Hay que aislar el gen que codifica el producto o proteína deseado. Este proceso consiste en producir fragmentos de ADN que contengan el gen deseado.
Segundo: A continuación, hay que insertar el gen en un vector.
Un vector es una molécula de ADN que se utiliza para transportar material genético de un organismo a otro.
Tercero: El vector transporta el gen a las células receptoras. Este proceso de entrega se denomina transformación.
La transformación alude a la modificación genética de la célula a través de la captación y la inclusión de material genético de su entorno.
Cuarto: Es necesario identificar las células recombinantes que se han transformado con éxito y que ahora contienen el ADN recombinante. Los genes marcadores, como los genes de resistencia a los antibióticos, ayudan en este paso.
Quinto: Tras la identificación, las células recombinantes se clonan para producir una gran población de células transgénicas.
Los vectores genéticos tienen ciertas características que los hacen útiles para este propósito, como la capacidad de replicarse dentro de las células y la presencia de sitios de restricción que permiten la inserción de fragmentos de ADN en lugares específicos. Los plásmidos son uno de los tipos más comunes de vectores genéticos utilizados en la investigación biológica. Estos pequeños círculos de ADN, que se encuentran en muchas bacterias y algunas levaduras, se pueden modificar y transferir fácilmente a células bacterianas u otras células para expresar proteínas de interés o modificar el genoma de las células receptoras.
Identificar y aislar un gen específico de unos pocos cientos de bases entre los millones de bases del ADN eucariota es todo un reto. Hay tres técnicas principales que los científicos utilizan para obtener fragmentos de ADN:
Utilizar la endonucleasa de restricción para cortar la molécula de ADN en una secuencia específica.
Utilizar la transcriptasa inversa para convertir el ARNm (ARN mensajero) en ADNc (ADN complementario).
Utilizar la síntesis artificial de oligonucleótidos para crear un gen basado en una proteína con una estructura y composición conocidas. Esta se lleva a cabo en sentido 3' a 5' (al revés que las enzimas que sintetizan RNA o DNA)
Este proceso de ingeniería genética utiliza una enzima particular llamada transcriptasa inversa. Esta enzima se encuentra de forma natural en los retrovirus, como el VIH, y crea cadenas de ADN a partir de moléculas de ARNm.
El ADN complementario o ADNc se sintetiza mediante el procedimiento de transcripción inversa, a partir de una molécula de ARN monocatenario como el ARNm.
Las endonucleasas de restricción (ER) son enzimas que forman naturalmente parte del mecanismo de defensa de las bacterias: actúan cortando las moléculas de ADN extrañas.
Existen varios tipos de ER cuyos sitios activos son complementarios a secuencias de bases del ADN específicas. Estas secuencias se denominan secuencias de reconocimiento, y cada ER crea incisiones en el ADN, específicamente, en estos lugares.
Podemos clasificar las ERs en dos grupos principales, en función de cómo cortan el ADN:
La síntesis de oligonucleótidos es la técnica más moderna y consiste en crear fragmentos de ADN en un laboratorio utilizando ordenadores y dispositivos especiales.
Los oligonucleótidos son polinucleótidos que contienen un número relativamente pequeño de nucleótidos
La técnica de síntesis artificial de oligonucleótidos es precisa y puede llevarse a cabo en tan solo diez días. También permite crear cadenas de ADN que no contienen regiones no codificantes (intrones) y que pueden ser transcritas y traducidas por sistemas procariotas.
Veamos comparativamente las ventajas y desventajas de cada una de estas técnicas:
Técnica | Ventajas | Desventajas |
Técnica de la transcriptasa inversa | El ADNc producido está libre de intrones. | Se requieren muchos pasos, mucho tiempo y conocimientos técnicos. |
Técnica de endonucleasas de restricción | Los extremos escalonados y cohesivos de los fragmentos de ADN facilitan la ligadura del ADN y la producción de ADN recombinante. | El ADN recombinante contiene intrones. |
Síntesis de oligonucleótidos | El fragmento de ADN puede diseñarse con secuencias personalizadas. | Requiere la secuencia de aminoácidos de la proteína deseada. |
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En 2012, un equipo de científicos descubrió que podían utilizar el sistema inmunitario adaptativo presente en algunas bacterias, que utiliza secuencias específicas de ADN para detectar y destruir virus, para editar genes de manera precisa. Esta técnica de edición genética, denominada CRISPR/Cas9, ha abierto la puerta a una revolución en la biotecnología y la medicina. Desde entonces, CRISPR se ha utilizado para modificar el ADN de plantas, animales y humanos, lo que ha permitido la corrección de mutaciones genéticas que causan enfermedades, la creación de organismos modificados genéticamente para fines agrícolas o industriales y la investigación de la biología celular.
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¿Cuáles son las técnicas de ingeniería genética?
Las técnicas de ingeniería genética incluyen tres técnicas principales para crear fragmentos de ADN: la técnica de la transcriptasa inversa, la técnica de endonucleasas de restricción y los sintetizadores de oligonucleótidos. Todas estas técnicas nos permiten generar fragmentos de ADN que codifican proteínas que desempeñan una serie de funciones deseadas.
¿Cuáles son las principales aplicaciones de la ingeniería genética?
Las principales aplicaciones de la ingeniería genética son la producción de alimentos y la investigación médica. Se pueden modificar genéticamente plantas y animales para aumentar su resistencia a enfermedades y mejorar la producción de alimentos, así como tratar enfermedades genéticas en humanos mediante terapias génicas y la creación de modelos animales para estudios de investigación.
¿Qué aplicaciones tiene la ingeniería genética y biotecnología?
La ingeniería genética y biotecnología tienen aplicaciones en la producción de alimentos, la medicina, la investigación científica, la biotecnología industrial, la agricultura y la conservación ambiental.
¿Qué es la ingeniería genética y cuáles son sus ejemplos?
La ingeniería genética es una técnica que permite la manipulación del material genético de un organismo para obtener ciertas características deseadas. Ejemplos incluyen la creación de plantas transgénicas para resistir enfermedades y aumentar la producción de alimentos, la terapia génica para tratar enfermedades genéticas en humanos, y la producción de proteínas recombinantes para uso médico y terapéutico.
¿Cómo se aplica la biotecnología en la industria farmacéutica?
La biotecnología es aplicada en la industria farmacéutica para producir medicamentos y terapias innovadoras. Una de las aplicaciones más comunes es la producción de proteínas recombinantes, en las que se utilizan células modificadas genéticamente para producir proteínas terapéuticas específicas. La biotecnología también se utiliza para desarrollar terapias génicas, en las que se introduce material genético en las células del paciente para tratar enfermedades genéticas.
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Lily Hulatt is a Digital Content Specialist with over three years of experience in content strategy and curriculum design. She gained her PhD in English Literature from Durham University in 2022, taught in Durham University’s English Studies Department, and has contributed to a number of publications. Lily specialises in English Literature, English Language, History, and Philosophy.
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Gabriel Freitas is an AI Engineer with a solid experience in software development, machine learning algorithms, and generative AI, including large language models’ (LLMs) applications. Graduated in Electrical Engineering at the University of São Paulo, he is currently pursuing an MSc in Computer Engineering at the University of Campinas, specializing in machine learning topics. Gabriel has a strong background in software engineering and has worked on projects involving computer vision, embedded AI, and LLM applications.
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