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Jetzt kostenlos anmelden¿Sabes en qué consiste y cuál es la función de la ingeniería genética? ¿Has oído hablar de los organismos genéticamente modificados? En este artículo hablamos de la ingeniería genética, sus alcances y aplicación.
La ingeniería genética es el proceso mediante el cual se utilizarn herramientas genéticas avanzadas para modificar el contenido genético de un organismo, es decir, su ADN.
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.
El organismo que contiene ADN recombinante es un organismo transgénico o genéticamente modificado (OGM), que puede ser tan simple como una bacteria o tan complejo como plantas o animales.
El objetivo de la ingeniería genética es desarrollar OGM con las características más deseables.
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.
Las bacterias también pueden modificarse genéticamente. Los científicos pueden introducir en una bacteria un gen que codifique una proteína deseada como un medicamento o una hormona (por jemplo, la insulina). Al cultivar las nuevas colonias bacterianas en masa, con su nuevo gen introducido, producirán esta proteína. La proteína se podrá entonces recoger, purificar y utilizar con fines farmacéuticos o industriales.
El código genético es universal, es decir, es el mismo en todos los organismos. Todos compartimos las mismas bases nitrogenadas. Por lo tanto, una misma secuencia de bases, se transcribe y traduce en los organismos transgénicos de la misma manera que en el organismo donante, lo que lleva a que se produzca la misma proteína.
Estos son algunos de las funciones más beneficiosas de la ingeniería genética:
Actualmente, estamos rodeados de muchos organismos genéticamente modificados a través de la ingeniería genética. Por ejemplo:
Hasta ahora hemos hablado de plantas y cultivos, pero tambien existen animales genéticamente modificados mediante la ingeniería genética.
En 2020 se produjo el primer salmón transgénico al que se le añadió un gen de otra variante de salmón. Este nuevo ADN recombinante permite al salmón transgénico crecer más y a mayor velocidad.
¿Sabías que también se está considerando el uso de animales modificados geneticamente para que producir medicamentos? Una de las vías que se está explorando es la producción de gallinas que pongan huevos con substancias para tratar enfermedades. Por ejemplo, huevos de gallinas a las que se les ha insertado el gen que codifica interferón beta puede ser una manera útil y práctica de tratar los síntomas de la esclerosis múltiple.
Hasta ahora nos hemos referido a la ingeniería genética como herramienta para mejorar la producción de alimentos o para su aplicación en la medicina. Pero, ¿qué pasa si se aplica en la especie humana? Podemos insertar genes deseados en seres humanos para curar enfermedades como, por ejemplo, la espina bífida, el autismo o la diabetes. Este proceso es el que se conoce como terapia génica.
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 algun 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. Puede aplicarse tanto en células somáticas del cuerpo como en células germinales.
Debemos recordar que la terapia génica solo funciona con enfermedades causadas por alteraciones en nuestro DNA.
En la ingeniería genética no todo son beneficios. Las principales desventajas son:
Podemos dividir el proceso para crear células transgénicas en cinco pasos principales:
1. 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.
2. A continuación, hay que insertar el gen en un vector.
Los vectores son herramientas de transporte que se utilizan para depositar el material genético recombinante, como un gen funcional, directamente en una célula.
3. El vector transporta el gen a las células receptoras. Este proceso de entrega se denomina transformación.
La transformación describe la modificación genética de la célula a través de la captación y la inclusión de material genético de su entorno.
4. 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.
5. Tras la identificación, las células recombinantes se clonan para producir una gran población de células transgénicas.
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 crear fragmentos de ADN:
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.
Primero, se identifica la proteína de interés y se examina su secuencia de aminoácidos constitutiva. A continuación, los científicos pueden determinar las secuencias de ARNm y ADN que podrían codificar esa proteína utilizando el código genético a la inversa.
La secuencia de ADN obtenida puede entonces introducirse en el ordenador. El ordenador comprueba los fragmentos de ADN, en cuanto a bioseguridad y seguridad biológica, asegurándose de que siga las distintas normativas éticas y no viole las regulaciones internacionales. A continuación, el ordenador crea una serie de pequeños nucleótidos monocatenarios con secuencias superpuestas en un proceso automatizado. Estas hebras se denominan oligonucleótidos y pueden ensamblarse para generar la secuencia de ADN del gen deseado. Por último, la cadena de ADN modificada se amplifica y se convierte en moléculas de ADN de doble cadena, mediante PCR.
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 sólo 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.
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 la ingeniería genética se utilizan 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.
Insertar genes que potencien características en productos de agricultura y ganadería, que los hagan más duraderos, nutritivos, grandes, etc. También se está aplicando a la medicina como herramienta para curar enfermedades genéticas.
La ingeniería genética se puede aplicar en una gran diversidad de campos, pero sobre todo en agricultura y mejora de los cultivos para uso alimentario.
La ingeniería genética es el proceso de utilizar tecnología avanzada para modificar el contenido genético de un organismo. Un ejemplo sería la producción de frutas de maduración lenta para conseguir cosechar la fruta cuando está madura, pero que se mantenga así hasta que llega al consumidor.
En la industria farmacéutica, la biotecnología se aplica, por ejemplo, para generar proteínas o enzimas deseadas (como la insulina), con la ayuda de microorganismos como bacterias.
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