Qué es la ingeniería genética

La ingeniería genética es la especialidad que utiliza la tecnología de manipulación y transferencia de ADN de un organismo a otro, permitiendo el control de algunas de sus propiedades genéticas. A través de la ingeniería genética, las cualidades de los organismos en el laboratorio pueden ser mejoradas y eliminadas. Por ejemplo, usted puede corregir defectos genéticos (terapia génica), fabricar antibióticos en las glándulas mamarias de vacas de granja o clonar animales como la oveja Dolly.
Algunas de las formas de controlar esto son a través de la transfección (lisis celular y uso de material genético libre), conjugación (plásmidos) y transducción (uso de fagos o virus), entre otras formas. Además, se puede ver cómo regular esta expresión génica en los organismos.

En relación con la terapia génica, mencionada anteriormente, hay que decir que todavía no ha sido posible realizar un tratamiento exitoso en humanos para curar cualquier enfermedad. Todas las investigaciones se encuentran en fase experimental. Dado que aún no se ha descubierto cómo funciona la terapia (quizás aplicando diferentes métodos para introducir el ADN), cada vez se dedican menos fondos a este tipo de investigación. Por otro lado, aunque es un campo que puede generar muchos beneficios económicos, este tipo de terapia es muy costoso, por lo que tan pronto como sea posible mejorar la técnica y reducir su coste, se debe asumir que las inversiones aumentarán.
Cuando los científicos comprendieron la estructura de los genes y cómo la información que llevaban se traducía en funciones o características, comenzaron a buscar formas de aislarlos, analizarlos, modificarlos e incluso transferirlos de un organismo a otro para conferirles una nueva característica. Esto es precisamente de lo que se trata la ingeniería genética, un conjunto de metodologías que permiten la transferencia de genes de un organismo a otro. Como resultado, la ingeniería genética sirve para clonar fragmentos de ADN y para expresar genes (producir las proteínas que estos genes codifican) en organismos distintos de la fuente. De esta manera, es posible no sólo obtener las proteínas recombinantes de interés, sino también mejorar los cultivos y los animales. Hasta ahora, la ingeniería genética se ha utilizado para producir, por ejemplo:

– Vacunas como la hepatitis B
– Medicamentos como la insulina y la hormona de crecimiento humano
– Enzimas para disolver manchas, como las utilizadas en detergentes en polvo
– Enzimas para la industria alimentaria, como las que se utilizan para hacer queso y obtener zumos de frutas.
– Plantas resistentes a enfermedades y herbicidas.

El desarrollo de la ingeniería genética (también llamada metodología del ADN recombinante) fue posible gracias al descubrimiento de enzimas de restricción y plásmidos. Las enzimas de restricción reconocen ciertas secuencias en el ADN. Así, conociendo la secuencia de un fragmento de ADN, es posible aislarlo del genoma original para insertarlo en otra molécula de ADN. Hay muchas enzimas de restricción obtenidas de bacterias que sirven como herramientas para la ingeniería genética. Las enzimas de restricción reconocen secuencias de 4, 6 o más bases y cortan la generación de extremidades ciegas o cohesivas. Estos extremos, generados en diferentes moléculas de ADN, pueden sellarse con la enzima ADN ligasa y así generar una nueva molécula de ADN, llamada recombinante.

¿Para qué sirve la ingeniería genética?

Con este tipo de manipulaciones es posible, por ejemplo:
Crear cultivos resistentes a las heladas, a la sequía o a diversos problemas climáticos.
Diagnosticar enfermedades de origen genético, identificando y eliminando el gen responsable de esa mutación.
Diseñar medicamentos para combatir directamente y eliminar las células afectadas y eliminarlas.
Las aplicaciones de esta ciencia son prácticamente infinitas. Por esta razón, la investigación continúa en el campo para conocer sus límites y probar nuevos proyectos.

Técnicas de ingeniería genética

La ingeniería genética incluye un conjunto de técnicas biotecnológicas, entre ellas:

Amplificación de ADN2
Secuenciación del ADN
La reacción en cadena de la polimerasa (PCR).
Plasmocitosis
Clonación molecular
Mutación excepcional
Transgénesis
Bloqueo genético

Biotecnología genética

En los años 70 abrió nuevas perspectivas en el campo de la biotecnología, a través del desarrollo de nuevas técnicas que conducen directamente al material que está en el origen de todas las características y procesos de la vida, es decir, el ADN. Este conjunto de técnicas moleculares de manipulación genética se denomina ingeniería genética.
Su objetivo es la manipulación in vitro del ADN, la introducción de este ADN modificado en las células vivas y su incorporación como parte del material hereditario de estas células. Así, el ADN de varias fuentes, por ejemplo, la fracción del ADN humano que regula la síntesis de insulina, puede ser introducido en las bacterias para que se convierta en parte del genoma y así la bacteria desarrolle la capacidad de producir insulina.

La ingeniería genética en los seres vivos

Ingeniería genética en bacterias:

Son los seres vivos más utilizados en la ingeniería genética. La más comúnmente utilizada es Escherichia coli. Se utiliza en prácticamente todos los procesos de I.G.7.
Otras aplicaciones más actuales que se hicieron, fueron las bacterias genéticas que viven en el sistema digestivo humano en un período mínimo de 6 meses a 1 año modificadas con el fin de disminuir el apetito. Esta investigación se basa en la fosfatidilethanolamina N-acilo y N-acilo-etanolamina, responsables de enviar señales al hipotálamo, que es responsable de la ingesta de alimentos. [Cita]
Ingeniería genética en levaduras y hongos:
Están junto con las bacterias de los sistemas más utilizados. Saccharomyces cerevisiae fue el primer sistema eucariótico secuenciado completamente.8 P. pastoris Otra levadura importante, utilizada para la proinsulina en el cultivo por lotes y en el cultivo continuo de la quitinasa. En el campo de las setas, Penicillium destaca por su labor médica.
Otra aplicación ha sido la levadura P. pastoris que se ha utilizado para producir grandes cantidades de proteínas, gracias a la cual es capaz de crecer en reactores para alcanzar densidades celulares muy altas. Por ejemplo, se ha utilizado para producir quitinasa humana en cultivo continuo (0,3 g/L/día) o proinsulina humana en sistema discontinuo (1,5 g/L).

Ingeniería genética en animales:

La manipulación genética de los animales persigue múltiples objetivos: aumentar el rendimiento del ganado, producir animales con enfermedades humanas para la investigación, desarrollar fármacos, etc.

Ingeniería genética en plantas:

Actualmente se han desarrollado plantas transgénicas de más de cuarenta especies. A través de la ingeniería genética, se han obtenido plantas resistentes a enfermedades causadas por virus, bacterias o insectos.10 Estas plantas son capaces de producir antibióticos, toxinas y otras sustancias que atacan a los microorganismos. También se han conseguido otros tipos de mejoras, como la producción de diferentes sustancias en los alimentos que aumentan su calidad nutricional, mejoran las cualidades organolépticas de un producto o que determinadas plantas son más resistentes a determinados factores ambientales, como el frío.
Un gran ejemplo de esto es la bacteria Agrobacterium tumefaciens, que tiene la capacidad de transferir ADN entre diferentes reinos. El impacto de este hallazgo ha tenido grandes aplicaciones en varios campos de la biología vegetal, la agricultura y la biotecnología. De manera similar, esta interacción ha llevado a la formulación de modelos de señalización celular, transporte celular, cantidad nuclear de proteínas y ADN, y mecanismos de integración genómica (Tzfira y Citovsky, 2000). Durante el proceso de infección, A. tumefaciens introduce en la célula de la planta una parte de su ADN (ADN de transferencia) que se integra en el genoma de la planta. Los genes del ADN-T se expresan en sus huéspedes e inducen la formación de tumores y la síntesis de derivados de aminoácidos llamados opinas, que son utilizados por las bacterias.
Las técnicas de ingeniería genética también permiten el desarrollo de plantas que producen frutos que maduran muy lentamente. De este modo, es posible cosechar tomates maduros a partir de tomates y llegar al consumidor, conservando intacto su sabor, olor, color y textura. Mejorar la calidad de las semillas también es un objetivo.

Las aplicaciones farmacéuticas son otro de los principales puntos de interés. La biotecnología permite el desarrollo de plantas transgénicas que producen sustancias de interés farmacológico, como anticuerpos, ciertas proteínas u hormonas, como la hormona de crecimiento.

Terapia génica

La terapia génica consiste en la contribución de un gen funcional a las células que no tienen esta función, con el fin de corregir una alteración genética o una enfermedad adquirida. La terapia génica se divide en dos categorías.
Alteración de las células germinales (espermatozoides u óvulos), lo que provoca una alteración permanente de todo el organismo y de las generaciones posteriores. Esta terapia no se utiliza en humanos por razones éticas.
Terapia celular somática. Uno o más tejidos están sujetos a la adición de uno o más genes terapéuticos mediante tratamiento directo o extirpación previa del tejido. Esta técnica se ha utilizado para el tratamiento de cánceres o enfermedades de la sangre, el hígado o los pulmones.
Biotecnología
Pero el conocimiento de los genes no se limita a la medicina por sí sola. La posibilidad de obtener plantas y animales transgénicos con fines comerciales es muy tentadora.
La biotecnología consiste en el uso de bacterias, levaduras y células animales en cultivo para fabricar sustancias específicas. Gracias a la aplicación integrada de conocimientos y técnicas de ingeniería bioquímica, microbiológica y química, permiten aprovechar las propiedades tecnológicas de microorganismos y cultivos celulares. Permiten la producción de un gran número de sustancias y compuestos a partir de recursos abundantes y renovables.
Aplicadas a escala industrial, estas biotecnologías constituyen la bioindustria, que incluye las actividades de la industria química: síntesis de sustancias aromáticas romanas, materiales plásticos, productos para la industria textil; en el campo energético, la producción de etanol, metanol, biogás e hidrógeno; en biomineralurgia, la extracción de minerales. Además, en algunas actividades desempeñan un papel impulsor esencial: la industria alimentaria (producción en masa de levaduras, algas y bacterias para suministrar proteínas, aminoácidos, vitaminas y enzimas); la producción agrícola (donación y selección de variedades de cultivos celulares y tisulares, especies vegetales y animales transgénicas, producción de bioinsecticidas); la industria farmacéutica (vacunas, síntesis de hormonas, interferones y antibióticos); la protección del medio ambiente (tratamiento de aguas residuales, tratamiento de residuos domésticos, degradación de residuos peligrosos y fabricación de compuestos biodegradables).
Los últimos procesos biotecnológicos se basan en las técnicas de recombinación genética descritas anteriormente.