Índice
1.
Introducción
2.
Definición de Ingeniería
Genética
4.
Aplicaciones
5. Usos de la terapia
génica.
6.
Biotecnología.
7.
Industria
Farmacéutica.
8.
Agricultura.
9. Proyecto
HUGO
10. Relación con la Ingeniería
Genética.
11. Opinión
personal
12. Bibliografía
Todo organismo, aún el más simple,
contiene una enorme cantidad de información. Esta información se encuentra almacenada en
una macromolécula que se halla en todas las células:
el ADN. Este
ADN está
dividido en gran cantidad de sub-unidades (la cantidad
varía de acuerdo con la especie) llamadas genes. Cada
gen contiene la información necesaria para que la
célula sintetice una proteína. Así, el
genoma (y por consecuencia el proteoma), va a ser la
responsable de las características del individuo. Los genes
controlan todos los aspectos de la vida de cada organismo,
incluyendo metabolismo,
forma, desarrollo y
reproducción. Por ejemplo, la síntesis una
proteína X hará que en el individuo se manifieste
el rasgo "pelo oscuro", mientras que la proteína Y
determinará el rasgo "pelo claro".
Vemos entonces que la carga genética de un determinado organismo no
puede ser idéntica a la de otro, aunque se trate de la
misma especie. Sin embargo, debe ser en rasgos generales
similar para que la reproducción se pueda concretar. Y
es que una de las propiedades más importantes del ADN, y
gracias a la cual fue posible la evolución, es la de dividirse y
fusionarse con el ADN de otro individuo de la misma especie
para lograr descendencia diversificada.
Otra particularidad de esta molécula es su
universalidad. No importa cuán diferente sean dos
especies: el ADN que contengan será de la misma naturaleza:
ácido nucleico. Siguiendo este razonamiento, y teniendo
en cuenta el concepto de
gen, surgen algunas incógnitas: ¿Son compatibles
las cargas genéticas de especies distintas?
¿Puede el gen de una especie funcionar y manifestarse en
otra completamente distinta? ¿Se puede aislar y
manipular el ADN?
La respuesta a todas estas preguntas se resume en dos
palabras: Ingeniería Genética.
2.
Definición de Ingeniería Genética
La Ingeniería Genética (en adelante IG)
es una rama de la genética que se concentra en el
estudio del ADN, pero con el fin su manipulación. En
otras palabras, es la manipulación genética de
organismos con un propósito predeterminado.
En este punto se profundizará el
conocimiento sobre los métodos
de manipulación génica. El fin con el cual se
realizan dichas manipulaciones se tratará más
adelante, cuando se analicen los alcances de esta ciencia.
Como ya se dijo, la IG consiste la manipulación
del ADN. En este proceso son
muy importantes las llamadas enzimas de
restricción, producidas por varias bacterias.
Estas enzimas tienen
la capacidad de reconocer una secuencia determinada de
nucleótidos y extraerla del resto de la cadena. Esta
secuencia, que se denomina Restriction Fragment Lenght
Polymophism o RLPM, puede volver a colocarse con la ayuda de
otra clase de enzimas, las ligasas. Análogamente, la
enzima de restricción se convierte en una "tijera de
ADN", y la ligasa en el "pegamento". Por lo tanto, es posible
quitar un gen de la cadena principal y en su lugar colocar
otro.
En el proceso de
manipulación también son importantes los vectores:
partes de ADN que se pueden autorreplicar con independencia del ADN de la célula huésped donde crecen. Estos
vectores
permiten obtener múltiples copias de un trozo
específico de ADN, lo que proporciona una gran cantidad
de material fiable con el que trabajar. El proceso de
transformación de una porción de ADN en un vector
se denomina clonación. Pero el concepto de
clonación que "circula" y está en
boca de todos es más amplio: se trata de "fabricar", por
medios
naturales o artificiales, individuos genéticamente
idénticos.
Otro método
para la producción de réplicas de ADN
descubierto recientemente es el de la utilización de la
enzima polimerasa. Éste método,
que consiste en una verdadera reacción en cadena, es
más rápido, fácil de realizar y
económico que la técnica de vectores.
La terapia génica consiste en la
aportación de un gen funcionante a las células
que carecen de esta función, con el fin de corregir una
alteración genética o enfermedad adquirida. La
terapia génica se divide en dos
categorías.
- Alteración de células germinales
(espermatozoides u óvulos), lo que origina un cambio
permanente de todo el organismo y generaciones posteriores.
Esta terapia no se utiliza en seres humanos por cuestiones
éticas. - Terapia somática celular. Uno o más
tejidos son
sometidos a la adición de uno o más genes
terapéuticos, mediante tratamiento directo o previa
extirpación del tejido. Esta técnica se ha
utilizado para el tratamiento de cánceres o enfermedades
sanguíneas, hepáticas o pulmonares.
La Ingeniería genética tiene numerosas
aplicaciones en campos muy diversos, que van desde la medicina
hasta la industria.
Sin embargo, es posible hacer una clasificación bastante
simple bajo la cual se contemplan todos los usos existentes de
estas técnicas de manipulación genética:
aquellos que comprenden la terapia génica, y aquellos
que se encuentran bajo el ala de la biotecnología.
"En marzo de 1989, los investigadores norteamericanos
Steve Rosenber y Michael Blease, del Instituto Nacional del
Cáncer, y French Anderson, del Instituto Nacional del
Corazón,
Pulmón y Sangre,
anunciaron su intención de llevar a cabo un intercambio
de genes entre seres humanos, concretamente en enfermos
terminales de cáncer.
Los genes trasplantados no habían sido
diseñados para tratar a los pacientes, sino para que
actuaran como marcadores de las células que les fueron
inyectados, unos linfocitos asesinos llamados infiltradores de
tumores, encargados de aniquilar las células cancerígenas.
Las víctimas de cáncer murieron, pero la
transferencia había sido un éxito "
Este fue uno de los primeros intentos de utilizar las
técnicas de IG con fines terapéuticos.
Hoy el desafío de los científicos es,
mediante el conocimiento
del Genoma Humano, localizar "genes defectuosos",
información genética que provoque enfermedades, y cambiarlos
por otros sin tales defectos.
La ventaja quizá más importante de este
método es que se podrían identificar en una
persona
enfermedades potenciales que aún no se hayan
manifestado, para o bien reemplazar el gen defectuoso, o
iniciar un tratamiento preventivo para atenuar los efectos de
la enfermedad. Por ejemplo, se le podría descubrir a una
persona
totalmente sana un gen que lo pondría en un riesgo de
disfunciones cardíacas severas. Si a esa persona se le
iniciara un tratamiento preventivo, habría posibilidades
de que la enfermedad no llegue nunca.
A través de una técnica de sondas
genéticas, se puede rastrear la cadena de ADN en busca
de genes defectuosos, responsables de enfermedades
genéticas graves.
Si bien la información del Genoma Humano fue
recientemente descubierta, ya se han localizado los "locus" de
varias enfermedades de origen genético. He aquí
algunas de ellas:
Hemofilia – Alcoholismo
– Corea de Huntigton – Anemia Falciforme –
Fibrosis quística – Hipotiroidismo
Congénito – Retraso Mental – Miopatía
de Duchenne – Maníacodepresión –
Esquizofrenia
– Síndrome de Lesch Nyhan – Deficencia de
ADA – Hidrocefalia – Microcefalia – Labio
Leporino – Ano Imperfecto o Imperforación –
Espina Bífida.
Pero los alcances de la terapia génica no
sólo se limitan a enfermedades genéticas, sino
también a algunas de origen externo al organismo:
virales, bacterianas, protozoicas, etc. En febrero de este
año, por ejemplo, se anunció que un grupo de
científicos estadounidenses empleó
técnicas de terapia génica contra el virus del
SIDA.
Sintetizaron un gen capaz de detener la multiplicación
del virus
responsable de la inmunodeficiencia, y lo insertaron en
células humanas infectadas. El resultado fue exitoso: el
virus detuvo su propagación e incluso aumentó la
longevidad de ciertas células de defensa, las
CD4.
Otra técnica peculiar inventada recientemente
es la del xenotransplante. Consiste en inocular genes humanos
en cerdos para que crezcan con sus órganos compatibles
con los humanos, a fin de utilizarlos para
transplantes.
Esto nos demuestra que la Ingeniería
Genética aplicada a la medicina
podría significar el futuro reemplazo de las
técnicas terapéuticas actuales por otras
más sofisticadas y con mejores resultados. Sin embargo,
la complejidad de estos métodos
hace que sea todavía inalcanzable, tanto por causas
científicas como económicas.
6. Biotecnología.
Pero el
conocimiento de los genes no sólo se limita a la
Medicina. La posibilidad de obtener plantas y
animales
trangénicos con fines comerciales es demasiado tentadora
como para no intentarlo.
Las biotecnologías consisten en la
utilización de bacterias,
levaduras y células animales en
cultivo para la fabricación de sustancias
específicas. Permiten, gracias a la aplicación
integrada de los conocimientos y técnicas de la bioquímica, la microbiología y la ingeniería
química
aprovechar en el plano tecnológico las propiedades de
los microorganismos y los cultivos celulares. Permiten producir
a partir de recursos
renovables y disponibles en abundancia gran número de
sustancias y compuestos.
Aplicadas a escala
industrial, las tales biotecnologías constituyen la
bioindustria, la cual comprende las actividades de la industria
química:
síntesis de sustancias romáticas saborizantes,
materias plásticas, productos
para la industria textil; en el campo energético la
producción de etanol, metanol, biogas e
hisrógeno; en la biomineralurgia la extracción de
minerales.
Además, en algunas actividades cumplen una
función motriz esencial: la industria alimentaria
(producción masiva de levaduras, algas y bacterias con
miras al suministro de proteínas, aminoácidos, vitaminas y
enzimas); producción agrícola (donación y
selección de variedades a partir de cultivos de
células y tejidos,
especies vegetales y animales trangénicas,
producción de bioinsecticidas); industria
farmacéutica (vacunas,
síntesis de hormonas,
interferones y antibióticos); protección del
medio
ambiente (tratamiento de aguas servidas,
transformación de deshechos domésticos,
degradación de residuos peligrosos y fabricación
de compuestos biodegradables).
Los procesos
biotecnológicos más recientes se basan en las
técnicas de recombinación genética
descritas anteriormente.
A continuación se detallan las aplicaciones
más comunes.
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 Sacharomces cerevisae,
en la cual se clona el gen de la insulina humana.
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 IG. Como la mayoría de los
factores antigénicos son proteínas lo que se hace
es clonar el gen de la proteína
correspondiente.
Mediante la ingeniería genética han
podido modificarse las características de gran cantidad de
plantas para
hacerlas más útiles al hombre, son
las llamadas plantas transgénicas. Las primeras plantas
obtenidas mediante estas técnicas fueron un tipo de
tomates, en los que sus frutos tardan en madurar algunas
semanas después de haber sido cosechados.
Recordando que la
célula vegetal posee una rígida pared
celular, lo primero que hay que hacer es obtener
protoplastos.
Vamos a ver las técnicas de modificación
genética en cultivos celulares. Estas células
pueden someterse a tratamientos que modifiquen su patrimonio
genético. Las técnicas se clasifican en directas
e indirectas.
Entre las técnicas indirectas cabe destacar la
transformación de células mediada por
Agrobacterium tumefaciens.
Esta bacteria puede considerarse como el primer
ingeniero genético, por su particular mecanismo de
acción: es capaz de modificar genéticamente la
planta hospedadora, de forma que permite su
reproducción. Esta bacteria es una auténtica
provocadora de un cáncer en la planta en la que se
hospeda.
Las técnicas directas comprenden la
electroporación, microinyección, liposomas y
otros métodos químicos.
Entre los principales caracteres que se han
transferido a vegetales o se han ensayado en su
transfección, merecen destacarse:
Resistencia a herbicidas, insectos y
enfermedades microbianas.
Ya se dispone de semillas de algodón, que son
insensibles a herbicidas. Para la resistencia a
los insectos se utilizan cepas de Bacillus thuringiensis que
producen una toxina (toxina – Bt) dañina para las larvas
de muchos insectos, de modo que no pueden desarrollarse sobre
las plantas transgénicas con este gen. Respecto a los
virus se ha demostrado que las plantas transgénicas con
el gen de la proteína de la cápsida de un virus,
son resistentes a la invasión de dicho virus.
Incremento del rendimiento
fotosintético.
Para ello se transfieren los genes de la ruta
fotosintética de plantas C4 que es más
eficiente.
Mejora en la calidad de los
productos
agrícolas.
Tal es el caso de la colza y la soja
transgénicas que producen aceites modificados, que no
contienen los caracteres indeseables de las plantas
comunes.
Síntesis de productos de interés
comercial.
Existen ya plantas transgénicas que producen
anticuerpos animales, interferón, e incluso elementos de
un poliéster destinado a la fabricación de
plásticos biodegradables
Asimilación de nitrógeno
atmosférico.
Aunque no hay resultados, se ensaya la
transfección del gen nif responsable de la nitrogenasa,
existente en microorganismos fijadores de nitrógeno, y
que permitiría a las plantas que hospedasen dicho gen,
crecer sin necesidad de nitratos o abonos nitrogenados,
aumentando la síntesis de proteínas de modo
espectacular.
El Proyecto Genoma
Humano es una investigación internacional que busca
seleccionar un modelo de
organismo humano por medio del mapeo de la secuencia de su ADN.
Se inició oficialmente en 1990 como un programa de
quince años con el que se pretendía registrar los
80.000 genes que codifican la información necesaria para
construir y mantener la vida. Los rápidos avances
tecnológicos han acelerado los tiempos
esperándose que se termine la investigación completa en el
2003.
Cuando faltan sólo tres años (2003) para
el cincuentenario del descubrimiento de la estructura
de la doble hélice por parte de Watson & Crick
(1953), se ha producido el mapeo casi completo del
mismo.
Los objetivos del
Proyecto
son:
- Identificar los aproximadamente 100.000 genes
humanos en el ADN. - Determinar la secuencia de 3 billones de bases
químicas que conforman el ADN. - Acumular la información en bases de
datos. - Desarrollar de modo rápido y eficiente
tecnologías de secuenciación. - Desarrollar herramientas para análisis de datos.
- Dirigir las cuestiones éticas, legales y
sociales que se derivan del proyecto.
10. Relación
con la Ingeniería Genética.
Ya que este proyecto se limita sólo a la
información genética del ser humano, las
aplicaciones se limitan sólo a la terapia génica,
apartando las aplicaciones biotecnológicas.
El conocimiento
del Genoma Humano permitirá identificar y caracterizar
los genes que intervienen en las principales enfermedades
genéticas, lo que hará posible el tratamiento
mediante terapia génica a casi todas las enfermedades
que tengan un posible origen genético.
Siempre que los avances científicos y
tecnológicos se producen con esta rapidez, el entusiasmo
por seguir adelante no deja lugar a una cavilación
acerca de los pro y los contras que puede provocar.
Un caso histórico es la Revolución
Industrial. En la vorágine de construir las mejores
máquinas, los científicos de la época
dejaron de lado el factor contaminación ambiental, ignorando que,
un siglo más tarde, el haber utilizado máquinas a
vapor inició un proceso prácticamente
irreversible de calentamiento global y contaminación
atmosférica.
Otro caso más que clásico es la
fórmula de la Teoría de la Relatividad, que
abrió camino a dos aplicaciones bien polarizadas y
antagónicas: el uso de la medicina atómica para
salvar vidas, y la construcción de bombas
atómicas para destruirlas.
Y parece ser que el hombre no
aprende de sus errores, porque en el afán de ver "hasta
dónde podemos llegar", los genetistas y otros
científicos de hoy anuncian día a día
orgullosamente sus nuevas hazañas, sin tener en cuenta
las consecuencias no sólo ambientales, sino
también éticas y morales.
Casi cada aspecto de la IG presenta una controversia y
exige un profundo análisis, de modo que las posibles
consecuencias negativas causadas por la negligencia
científica se eviten.
En el caso de la IG orientada al agro, por ejemplo.
Las cosechas transgénicas ya son abundantes en el mundo,
pero no son testeadas correctamente las posibles consecuencias
ecológicas que pudiesen causar. Esto provocó el
levantamiento de los organismos ecológicos no
gubernamentales, que han elaborado una extensa lista de faltas
cometidas por las distintas compañías. Esta
acción, a su vez, creo una concepción negativa de
los organismos transgénicos. Se lo ve como algo
completamente nocivo para la salud, a la vez que se
desconoce de qué se trata. Está en el
conocimiento popular que cualquier ser, planta o animal,
genéticamente modificado es sinónimo de veneno o
tóxico. Este miedo irracional fue utilizado por ciertas
organizaciones
protectoras del medio ambiente
para aumentar este temor popular. "Podés estar comiendo
plantas con genes de ratas o víboras", fue uno de los
argumentos más sensacionalistas.
Con esto no estoy diciendo que estoy a favor de los
organismos transgénicos y en contra de la ecología.
Sólo creo que se debe informar mejor a la población acerca de la transgenia, y
hacer estudios serios sobre las consecuencias tanto para el
ambiente
como para el humano, para así poder dar
conclusiones científicamente avaladas.
Cambiando de área, si nos vamos a la IG en
enlace con la medicina, el panorama es aún más
negro.
El hecho de que en realidad se haya tenido en cuenta
la posibilidad de la eutanasia
(busca del perfeccionamiento de la raza humana) indica que,
lamentablemente, siguen personas con ideología nazi en
el mundo.
Está patente el miedo de que, en un futuro no
tan lejano, cualquier persona con el dinero
suficiente y la escasez suficiente de escrúpulos,
contrate a algún igualmente inescrupuloso grupo de
médicos para obtener descendencia con determinadas
características. No es que crea que esto será
legal, pero tampoco lo es en la actualidad el aborto, y
sin embargo se practica.
Es por eso que creo que, paralelamente con los
descubrimientos y avances que se anuncian día a
día, se tendría que legislar competentemente en
todos los países. Esto pondría límites
morales, éticos y civiles a los científicos, que
pocas veces se detienen a considerar las consecuencias de sus
actos.
La ciencia se
puede usar tanto para el bien como para el mal. Depende de
nosotros el uso que le demos. Sería una lástima
que una ciencia tan prometedora como esta fuera desperdiciada
para fines inmorales o puramente económicos. Es el deber
de los hombres de hoy tomar una decisión fundamental:
aprender del pasado histórico del mundo, o seguir
caminando a ciegas, con los ojos tapados y sin mirar
atrás.
- Enciclopedia Encarta 98
- Diario Clarín Digital en www.clarin.com.ar,
febrero-agosto de 2000. - Diario La Nación en www.lanacion.com.ar,
febrero-agosto de 2000. - Química II, Editorial Santillana.
- Biología I, Editorial Santillana.
- "El Genoma Humano" del Dr. Francisco Lenadro
Loiácono en www.alfinal.com. - "Aplicaciones de la Ingeniería
Genética" en www.geocities.com/genetica2000/ - Declaración de la Asociación
Médica Mundial sobre el Proyecto Genoma Humano, en
www.wma.net/s/policy/17-s-1_s.html. - "Trabajo Práctico de Genética", de Juan
Andrés Toselli, en www.monografias.com - "Genetic Engineering: A Costly Risk"; "The End of the
World as we know it: The Environmental Costs of Genetic
Engineering", en www.greenpeace.org.
Categoría:
Biología
Resumen:
Definición de
Ingeniería Genética. Técnicas de
manipulación genética. ADN recombinante. Terapia
Génica. Técnica de la ADN polimerasa. Organismos
transgénicos. Biotecnología. Otras aplicaciones de
la Ingeniería Genética. El proyecto Genoma Humano y
su relación con la Ingeniería Genética.
Opinión personal.
Autor:
Bruno Vecchi