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Ingeniería genética

La ingeniería genética es un conjunto de técnicas que permite manipular los genes. El descubrimiento de las enzimas de restricción fue clave para poder desarrollar estos procedimientos. La obtención in vitro de ADN recombinante, su posterior introducción en bacterias mediante vectores y su amplificación en múltiples copias iguales (clonación) son algunos usos de la ingeniería genética. En la actualidad, es evidente la importancia de la ingeniería genética para la medicina y la mejora cualitativa y cuantitativa de la producción animal y vegetal.

Materiales y técnicas

  • Las enzimas de restricción: son enzimas bacterianas que cortan el ADN en un punto determinado, situado en unas secuencias denominadas palindrómicas, que son iguales en ambas hebras y que presentan simetría según la complementariedad de bases. Las enzimas de restricción cortan un segmento de ADN y lo dejan flanqueado por extremos cohesivos, que facilitan la unión entre fragmentos de ADN cortados con la misma enzima.
  • Los vectores: son elementos genéticos autorreplicativos, es decir, pueden duplicar su ADN de forma independiente del ADN de la célula en la que se hospedan y expresar así los genes que contienen. Se pueden distinguir: los plásmidos (elementos de ADN circular que están en las bacterias y que contienen genes distintos al del cromosoma bacteriano) y ciertos virus.
  • El ADN pasajero: son los genes que se quieren introducir en un vector para obtener múltiples copias del mismo y producir grandes cantidades de la proteína expresada. El ADN pasajero puede manipularse de forma que se obtenga una proteína mutada.
  • La clonación: una vez elegido el ADN pasajero y el vector (ambos previamente cortados con la misma enzima de restricción y posteriormente unidos mediante la enzima ADN-ligasa), se obtiene una única molécula de ADN. Este ADN recombinante, se debe introducir ahora en una célula (proceso denominado transformación) para que se copie y amplifique, de forma que, al expresarse, se obtenga gran cantidad de la proteína deseada. La célula de elección suele ser una bacteria, ya que es muy fácil su manipulación y tiene un crecimiento muy rápido. Las células transformadas expresarán, además del gen insertado, un gen de resistencia a un antibiótico, de manera que si el cultivo bacteriano se crece en presencia de este antibiótico, se seleccionarán sólo las bacterias transformadas. También se puede introducir ADN en células eucarióticas, levaduras o incluso en células de mamífero.

Formación de un ADN recombinante a partir de un plásmido y de un ADN lineal extraño cortados por la misma enzima de restricción.

La ingeniería genética y la terapia de enfermedades humanas

Las técnicas de la ingeniería genética permiten dos aplicaciones distintas para tratar enfermedades: la obtención de proteínas a gran escala y la terapia génica.

  • Producción de proteínas humanas en bacterias: se introduce en bacterias un gen que codifica para una proteína normal humana y se purifica dicha proteína para administrarla a personas con deficiencias o alteraciones en dicha proteína. Se han producido en bacterias proteínas humanas tan importantes para la vida como la insulina, la hormona del crecimiento, el interferón y el factor VIII de la coagulación.
  • Terapia génica: se han clasificado unas tres mil enfermedades debidas a la alteración de un gen. La terapia génica permite hacer llegar a las células de un organismo el gen correcto.
    • Terapia de la célula somática: se produce una modificación sólo en determinadas células del organismo. Mediante la introducción del ADN en estas células podrán expresar el gen correcto y restaurar la función de la proteína deficiente o anómala. Se están realizando tratamientos de este tipo en enfermos con talasemia, que presentan deficiencias en el gen de la hemoglobina. También se está tratando la carencia de la enzima adenosina desaminasa (ADA), que provoca la enfermedad de los «niños burbuja».
    • Terapia de la célula germinal: el gen correcto se hace llegar a un óvulo, a un espermatozoide o a un cigoto. De esta forma, todas la células del individuo sufrirán la modificación, manteniéndose en las generaciones futuras. Todavía no se ha aplicado esta técnica en humanos.

La ingeniería genética y la producción agrícola y animal

Los organismos eucarióticos desarrollados a partir de una célula en la que se han introducido genes extraños se denominan organismos transgénicos.

  • Producción agrícola por ingeniería genética:
    • Variedades transgénicas del maíz, muy resistentes al frío, a plagas y a varios herbicidas, según los genes que se hayan introducido.
    • Variedades transgénicas del trigo, más nutritivas y resistentes a plagas y herbicidas.
    • Una variedad del tomate, que madura más lentamente.
  • Producción animal por ingeniería genética:
    • Peces transgénicos: las principales aplicaciones en animales se han realizado en peces, debido a que la fecundación es externa, lo cual permite la introducción del gen en el cigoto antes de que se unan el núcleo del espermatozoide y el del óvulo. Se han producido carpas transgénicas que crecen mucho más rápido, debido a la incorporación del gen de la hormona del crecimiento de la trucha, y salmones transgénicos, que resisten mejor las bajas temperaturas.
    • Mamíferos: se han obtenido ratones transgénicos, con distintos genes modificados. Sin embargo, todavía su aplicación para la mejora de especies es preliminar, enfocándose el estudio desde un punto de vista más bien puramente científico.

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