INGENIERA GENTICALa Ingeniera Gentica (en adelante IG) es una rama de la gentica que se concentra en el estudio del ADN, pero con el fin su manipulacin. En otras palabras, es la manipulacin gentica de organismos con un propsito predeterminado.En este punto se profundizar el conocimiento sobre los mtodos de manipulacin gnica. El fin con el cual se realizan dichas manipulaciones se tratar ms adelante, cuando se analicen los alcances de esta ciencia. De los genes a la ingeniera gentica. Cuando los cientficos comprendieron la estructura de los genes y cmo la informacin que portaban se traduca en funciones o caractersticas, comenzaron a buscar la forma de aislarlos, analizarlos, modificarlos y hasta de transferirlos de un organismo a otro para conferirle una nueva caracterstica. Justamente, de eso se trata la ingeniera gentica, que se podra definir como un conjunto de metodologas que permite transferir genes de un organismo a otro y expresarlos (producir las protenas para las cuales estos genes codifican) en organismos diferentes al de origen. El ADN que combina fragmentos de organismos diferentes se denomina ADN recombinante. En consecuencia, las tcnicas que emplea la ingeniera gentica se denominan tcnicas de ADN recombinante. As, es posible no slo obtener protenas recombinantes de inters sino tambin mejorar cultivos y animales. Los organismos que reciben un gen que les aporta una nueva caracterstica se denominan organismos genticamente modificados (OGM) o transgnicos. A su vez, la ingeniera gentica es lo que caracteriza a la biotecnologa moderna que implementa estas tcnicas en la produccin de bienes y servicios tiles para el ser humano, el ambiente y la industria. Enzimas de restriccin.Como ya se dijo, la IG consiste la manipulacin del ADN. En este proceso son muy importantes las llamadas enzimas de restriccin, producidas por varias bacterias. Estas enzimas tienen la capacidad de reconocer una secuencia determinada de nucletidos 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. Anlogamente, la enzima de restriccin 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. Vectores.En el proceso de manipulacin tambin son importantes los vectores: partes de ADN que se pueden autorreplicar con independencia del ADN de la clula husped donde crecen. Estos vectores permiten obtener mltiples copias de un trozo especfico de ADN, lo que proporciona una gran cantidad de material fiable con el que trabajar. El proceso de transformacin de una porcin de ADN en un vector se denomina clonacin. Pero el concepto de clonacin que "circula" y est en boca de todos es ms amplio: se trata de "fabricar", por medios naturales o artificiales, individuos genticamente idnticos. ADN polimerasa.Otro mtodo para la produccin de rplicas de ADN descubierto recientemente es el de la utilizacin de la enzima polimerasa. ste mtodo, que consiste en una verdadera reaccin en cadena, es ms rpido, fcil de realizar y econmico que la tcnica de vectores.MANIPULACIN GENTICA:La ingeniera gentica es la tecnologa del control y transferencia de ADN de un organismo a otro, lo que posibilita la correccin de los defectos genticos y la creacin de nuevas cepas (microorganismos), variedades (plantas) y razas (animales) para una obtencin ms eficiente de sus productos.La ingeniera gentica incluye un conjunto de tcnicas biotecnolgicas, entre las que destacan: La tecnologa del ADN La tecnologa delADN recombinanteconsiste en aislar y manipular un fragmento de ADN de un organismo para "recombinarlo" con el de otro organismo.Generalmente se trata el ADN con unaendonucleasa de restriccinque origina en este caso un corte escalonado en las dos hebras dobles de ADN. Los extremos escalonados de ambas hebras de ADN son complementarios, una condicin que tienen que tener si se quieren unir. Los dos ADNs as cortados se mezclan, se calientan y s enfran suavemente. Sus extremos cohesivos se aparearn dando lugar a un nuevo ADN recombinado, con uniones no covalentes. Las uniones covalentes se forman aadiendo ADN ligasa y una fuente energtica para formar los enlaces.Otra enzima clave para unir ADNs es la transferencia terminal, que puede adicionar muchos residuos dedesoxirribonucletidossucesivos al extremo 3de las hebras del ADN. De este modo pueden construirse colas depoli Guaninaen los extremos 3 de una de las hebras de ADN y colas depoli Citosinaen los extremos de la otra cadena. Como estas colas son complementarias, permitirn que los dos ADNs se unan por complementariedad. Posteriormente, se forman los enlaces covalentes por la ADN ligasa.El ADN recombinado se inserta en un ADN vector que acte como vehculo para introducirlo en una clula hospedadora que lo replique, los vectores o transportadores ms utilizados son losplsmidosy el ADN delfago lambda.

La secuenciacin del ADNEs un conjunto de tcnicas que permiten conocer el orden en que aparecen losnucletidosen el ADN, que es la base de la informacin gentica de los organismos. Mediante esta tcnica tiene aplicaciones mdicas, como la bsqueda de algnpolimorfismo genticoque se asocie con una enfermedad; bsicas: comparar lahistoria evolutivade un organismo; o forenses.

La reaccin en cadena de la polimerasa (PCR) La tcnica de la PCR aprovecha la actividad enzimtica por la que sereplicael ADN en las clulas para conseguir una gran cantidad de copias de ADN a partir de cantidades pequeas. Se utiliza unapolimerasao una mezcla de varias que puedan resistir temperaturas elevadas, siendo la ms comn lapolimerasa taq.La tcnica consiste en realizar varios ciclos de temperaturas elevadas para conseguir ladesnaturalizacindel ADN y temperaturas ms bajas para la amplificacin del ADN desnaturalizado mediante la polimerasa.

BIOTECNOLOGA GENTICAEn la dcada de 1970 se abrieron nuevas perspectivas en el campo de lasbiotecnologasgracias a la elaboracin de nuevas tcnicas que permiten llegar directamente al material que est en el origen de todas las caractersticas y procesos vitales, es decir, elADN. Este conjunto de tcnicas moleculares de manipulacin gentica recibe el nombre de ingeniera gentica.Su objetivo es la manipulacinin Vitrodel ADN, la introduccin de este ADN as modificado en clulas vivas y la incorporacin del mismo como parte del material hereditario de dichas clulas. De este modo, ADN de diversas procedencias, por ejemplo, la fraccin de ADN humano regula la sntesis de insulina, puede introducirse en bacterias de manera que pasa a formar parte de su genoma y lograr as que la bacteria adquiera la capacidad de elaborar insulina.

Terapia genticaLa terapia gentica consiste en sustituir o aadir, segn el caso, una copia normal de la regin defectuosa del ADN para poder solucionar y restablecer la funcin alterada, evitando el desarrollo de enfermedades de origen gentico, como por ejemplo la facultad defensiva ante las enfermedades infecciosas. Las enfermedades con las que se ha empezado a trabajar son, entre otras, la deficiencia de la enzima ADA (adenosina desaminasa), conocida como la de losnios burbujay la DMD o distrofia muscular de Duchenne.La posibilidad de curar las enfermedades genticas con un tratamiento especfico justifica los esfuerzos que se estn realizando en este sentido.

Implicaciones ticasLa ingeniera gentica tiene aplicaciones en campos muy diversos; dos de los ms importantes son la medicina y la creacin de nuevas especies o mejora de las existentes. El progreso en estos mbitos puede aportar resultados capaces de aliviar algunos problemas de gran importancia, pero no se debe olvidar que la explotacin comercial de las tecnologas requeridas slo est al alcance de unas pocas empresas multinacionales. Como era de esperar, la tradicional dependencia econmica de los pases subdesarrollados tiene en la ingeniera gentica un nuevo elemento de desequilibrio. En otro orden de cosas, la ingeniera gentica puede plantear graves problemas ticos. Hay opiniones muy diversas sobre dnde han de situarse los lmites de manipulacin del material que est en la base de todos los procesos vitales.Al inicio de los experimentos del ADN recombinante, varios investigadores mostraron su preocupacin por los riesgos que se pueden realizar con dichas tcnicas. En varios pases se crearon comits para discutir el uso y la aplicacin de tcnicas de ingeniera gentica.Ingeniera gentica en seres vivos.

Ingeniera gentica en bacteriasSon los seres vivos ms utilizados en Ingeniera Gentica. La ms utilizada es la Escherichia coli. Se usa prcticamente en todos los procesos de I.G.Otra de las aplicaciones ms actuales que se han hecho, ha sido modificar genticamente bacterias que vivan en el sistema digestivo del ser humano en un lapso mnimo de 6 meses a 1 ao, con el objetivo de disminuir el apetito. Esta investigacin se basa en N-acil-fosfatidiletanolamina, y N-acil-etanolamina, encargadas de mandar seales alhipotlamo, que es el encargado de la ingesta de alimentos.

Ingeniera gentica en levaduras y hongosSon junto con las bacterias los sistemas ms utilizados. ElSaccharomyces cerevisiaefue el primer sistema eucariota secuenciado completamente. Otra levadura importante es P. pastoris, utilizada para conseguir proinsulina en cultivo discontinuo y quitinasa en cultivo continuo. En el campo de los hongos destaca por su labor mdica elPenicillium.Otra aplicacin ha sido la levadura P. pastoris se ha usado para producir grandes cantidades de protenas, gracias a que es capaz de crecer en los reactores hasta alcanzar muy altas densidades celulares. Por ejemplo, se ha utilizado para producir quitinasa humana en cultivo continuo (0,3 g/L/da) o proinsulina humana en un sistema discontinuo (1,5 g/L).

Ingeniera Gentica en animalesLa manipulacin gentica de los animales persigue mltiples objetivos: aumentar el rendimiento del ganado, producir animales con enfermedades humanas para la investigacin, elaborar frmacos, etc.- Produccin animal por ingeniera gentica:Peces transgnicos: las principales aplicaciones en animales se han realizado en peces, debido a que la fecundacin es externa, lo cual permite la introduccin del gen en el cigoto antes de que se unan el ncleo del espermatozoide y el del vulo. Se han producido carpas transgnicas que crecen mucho ms rpido, debido a la incorporacin del gen de la hormona del crecimiento de la trucha, y salmones transgnicos, que resisten mejor las bajas temperaturas. Mamferos: se han obtenido ratones transgnicos, con distintos genes modificados. Sin embargo, todava su aplicacin para la mejora de especies es preliminar, enfocndose el estudio desde un punto de vista ms bien puramente cientfico.

Ingeniera Gentica en plantasActualmente se han desarrollado plantas transgnicas de ms de cuarenta especies. Mediante ingeniera gentica se han conseguido plantas resistentes a enfermedades producidas por virus, bacterias o insectos. Estas plantas son capaces de producir antibiticos, toxinas y otras sustancias que atacan a los microorganismos. Tambin se han conseguido otro tipo de mejoras, como la produccin de distintas sustancias en los alimentos que aumentan su calidad nutricional, mejorar las cualidades organolpticas de un producto o que ciertas plantas sean ms resistentes a determinados factores ambientales, como el fro.Las tcnicas de ingeniera gentica tambin permiten el desarrollo de plantas que den frutos de maduracin muy lenta. As, es posible recoger tomates maduros de la tomatera y que lleguen al consumidor conservando intactos su sabor, olor, color y textura. La mejora de la calidad de las semillas es tambin un objetivo.Las aplicaciones farmacuticas son otro gran punto de inters. La biotecnologa permite desarrollar plantas transgnicas que producen sustancias de inters farmacolgico, como anticuerpos, ciertas protenas y hormonas, como la hormona del crecimiento.

APLICACIONES DE LA INGENIERA GENTICA EN LA INDUSTRIA FARMACUTICA

Obtencin de protenas de seres vivosUna serie de hormonas como lainsulina, la hormona del crecimiento, factores de coagulacin, etc., tienen un inters mdico y comercial muy grande. Antes, la obtencin de estas protenas se realizaba mediante su extraccin directa a partir de tejidos o fluidos corporales.En la actualidad, gracias a la tecnologa del ADN recombinante, se clonan los genes de ciertas protenas humanas en microorganismos adecuados para su fabricacin comercial. Un ejemplo tpico es la produccin de insulina que se obtiene a partir de la levadura Sacharomyces cerevisae, en la cual se clona el gen de la insulina en humanos.

Obtencin de vacunas recombinantesEl sistema tradicional de obtencin de vacunas a partir de microorganismos patgenos inactivos, puede comportar un riesgo potencial. Muchas vacunas, como la de lahepatitis B, se obtienen actualmente por ingeniera gentica. Como la mayora de los factores antignicos son protenas lo que se hace es clonar el gen de la protena correspondiente.

Vacunas atenuadas:Se eliminan los genes de virulencia de un agente infeccioso para provocar una respuesta inmune. El organismo modificado genticamente puede usarse como lo que es llamado una vacuna viva sin que exista riesgo de que se revierta al tipo virulento. Actualmente se est ensayando una vacuna de cepas estables del Vibrio cholerae, ste se encuentra desprovisto del gen que codifica para su enterotoxina, la cual provoca la enfermedad. Otro ensayo existente ha sido en la Salmonella, a la cual se le han quitado ciertos genes que aunque no son virulentos, convierten a la cepa en atenuada una vez desaparecidos, es decir que disminuyen su virulencia 1, 000, 000 de veces. Su efectividad ha logrado demostrarse en ovejas, bovinos, pollos y hasta en humanos recientemente

Vacunas de organismos recombinantes vivos:Para estas se utilizan microorganismos no patgenos a los cuales se incorporan genes de agentes patgenos que codifican para los antgenos que desencadenan la respuesta inmune. El virus vacunal tiene un genoma amplio y secuenciado que permite acomodar varios genes forneos en su interior por lo que es un vector recombinante muy utilizado. A partir de ste mtodo se ha logrado desarrollar la vacuna contra la rabia insertando el genoma del virus, provocando la respuesta inmune en el organismo del hospedador. De igual manera se han ensayado las expresiones de genes que codifican para antgenos de virus de la hepatitis B, de la gripe y del herpes simple. Con este mtodo, se podra lograr el desarrollo de vacunas que inmunicen simultneamente para varias enfermedades, insertando en el virus recombinante varios genes de distintos organismos patgenos a la vez.

Vacunas de subunidades:Para agentes infecciosos que no se pueden mantener en cultivo, se aslan los genes que codifican para las protenas causantes de la respuesta. Dichos genes se pueden clonar y expresar en un husped alternativo tales como bacterias, levaduras o lneas celulares de mamferos. Luego de insertado el gen de inters, la bacteria o levadura recombinante inicia con la produccin de subunidades de protenas en grandes cantidades, mismas que son recolectadas y purificadas para utilizarlas como vacunas. La vacuna contra la hepatitis B fue la primera puesta en el mercado y siendo producida por este mtodo.

Vacunas de ADN:Consisten en plsmidos en los que se introduce tan slo una diminuta cantidad del material gentico del patgeno contra el que se pretende. Al inyectar el plsmido en el msculo o la piel, ste penetra dentro de la clula y llega al ncleo, comandando entonces la produccin de los antgenos del patgeno que desencadenarn la respuesta inmune. As, se traslada la fbrica de la vacuna a los tejidos del husped. En la actualidad se realizan ensayos de diversas vacunas de este tipo, algunos ejemplos son la vacuna para la hepatitis B, para la malaria, para la gripe, para el herpes simple y para el SIDA. Diagnstico de enfermedades de origen gentico

Conociendo la secuencia de nucletidos de un gen responsable de una cierta anomala, se puede diagnosticar si este gen anmalo est presente en un determinado individuo.Hasta ahora ha sido posible la localizacin de los genes responsables de la fibrosis qustica, la distrofia muscular, la hemofilia o el Alzheimer. Para identificar estos genes se usan sondas de ADN.La clonacin de genes puede rendir dos tipos de productos: el DNA clonado, til como reactivo especfico en ensayos de diagnstico por hibridacin o bien los productos proteicos de los genes clonados (antgenos purificados para inmunodiagnostico en produccin de vacunas). Hay descritas cerca de 500 enfermedades hereditarias producidas por mutaciones recesivas. Las tcnicas de ingeniera gentica han servido para diagnosticar algunas de ellas, por ejemplo, la anemia flaciforme.

Obtencin de anticuerpos monoclonalesEste proceso abre las puertas para luchar contra enfermedades como el cncer y diagnosticarlo incluso antes de que aparezcan los primeros sntomas.El interfern fue el primer medicamento producido por ingeniera gentica. Es utilizado como medicamento complementario a la quimioterapia para la cura del cncer. Su produccin era cara hasta 1980, pero genes de interfern fueron introducidos en bacterias usando tecnologa de recombinacin del ADN permitiendo as el cultivo masivo y purificacin de las emisiones bacterianas.

BIBLIOGRAFIA: Sandel, Michael J.(2007).Contra la perfeccin: la tica en la poca de la ingeniera gentica. Marbot Ediciones SCP Marta Izquierdo Rojo (1999).Ingeniera Gentica y Transferencia Gnica. Pirmide.