Ingeniería Genética: Aplicaciones y Avances

La ingeniería genética ha revolucionado diversos campos, desde la medicina hasta la agricultura. A continuación, se detallan algunas de sus aplicaciones más destacadas:

Aplicaciones de la Ingeniería Genética

1. Obtención de fármacos: Permite producir sustancias difíciles de obtener de manera natural, como insulina, proteínas de coagulación del suero sanguíneo y diversas vacunas.
2. Terapia génica: Tratamiento de enfermedades producidas por una alteración genética, sustituyendo el gen defectuoso por uno sano.
3. Diagnóstico clínico: Se emplean sondas de ADN para detectar genes defectuosos.
4. Mejora en la producción agrícola y ganadera: Inserción de genes que mejoran el consumo humano. Avances en alimentos transgénicos:
   • Animales modificados para un mayor crecimiento.
   • Frutas con maduración retardada.
   • Producción de sustancias por algunas plantas.
   • Mejora de la calidad del alimento.
   • Resistencia a herbicidas e insecticidas.
5. Aplicaciones medioambientales: Solución a problemas de contaminación:
   • Biorremediación: Bacterias con genes que les permiten degradar hidrocarburos (con dificultades).
   • Bioadsorción: Bacterias que fijan metales en su superficie para retirarlos del suelo o aguas contaminadas.

Proyecto Genoma Humano (PGH)

El PGH, iniciado en 1980, buscaba conocer el orden de los nucleótidos en el ADN de los cromosomas humanos, un esfuerzo de investigación coordinado internacionalmente.

Objetivos del PGH:

1. Identificar todos los genes humanos y localizarlos en los cromosomas.
2. Secuenciar cada gen.
3. Determinar la función de cada gen.

Resultados del PGH:

• El genoma humano tiene unos 25,000 genes.
• El tamaño es de unos 2,900 millones de pares de bases.
• Muchos genes parecen provenir de microorganismos primitivos, como virus y bacterias.
• Los seres humanos somos genéticamente muy semejantes.
• Cada gen está implicado en la síntesis de muchas proteínas, no solo una.
• Los genes que codifican proteínas son pocos y están alejados entre sí.

La Síntesis de la Insulina

La insulina es una hormona que regula la glucosa en la sangre (glucemia). Debe existir un mecanismo que garantice niveles adecuados de glucosa, función que cumple la insulina. Es una pequeña proteína formada por dos aminoácidos unidos. En humanos, un gen en el cromosoma 19 contiene la información para sintetizar la insulina correctamente.

Cuando las células del páncreas necesitan fabricar insulina, el primer paso es la síntesis del ARN mensajero correspondiente al gen de la insulina en el núcleo celular (transcripción). Todas las células tienen el gen de la insulina, pero solo las células del páncreas lo utilizan. El ARN mensajero abandona el núcleo y se une a los ribosomas en el citoplasma, donde se sintetizan las proteínas (traducción). Los ribosomas leen el mensaje del ARN y unen aminoácidos según el orden establecido en los tripletes de bases. Los ARN de transferencia aportan los aminoácidos necesarios para la síntesis de la cadena. Como la insulina tiene dos cadenas, el proceso es más complejo.

Biotecnología e Ingeniería Genética

La biotecnología aprovecha el conocimiento de los seres vivos para obtener productos de interés en agricultura, ganadería, producción de alimentos, medicina, etc. El conocimiento de los componentes moleculares permite transferir información genética mediante la tecnología del ADN recombinante, que tiene aplicaciones en muchos campos.

Técnicas del ADN Recombinante:

Estas técnicas consisten en localizar genes utilizando:

1. Enzimas de restricción: Proteínas que cortan el ADN.
2. Vectores de transferencia: Virus o plásmidos a los que se une un fragmento de ADN.
3. ADN ligasas: Enzimas que unen fragmentos de ADN.

El manejo de estas herramientas permite obtener organismos transgénicos, que contienen ADN recombinante (ADN modificado artificialmente). El proceso incluye:

1. Localización y aislamiento del gen a transferir.
2. Selección del vector.
3. Unión del ADN elegido al ADN del vector.
4. Inserción del vector con el gen transferido en la célula hospedadora.
5. Multiplicación del organismo transgénico.

Causas de Infertilidad

Las causas más frecuentes son, en el varón, un número insuficiente de espermatozoides, problemas de malformación o movilidad, u obstrucciones en los conductos deferentes. En la mujer, puede deberse a falta de ovulación por desequilibrios hormonales, obstrucción en las trompas de Falopio o dificultades de nidación en el endometrio.

Técnicas de Reproducción Asistida

1. Inseminación artificial: Se obtienen espermatozoides de un donante y se introducen en el útero de la mujer.
2. Fecundación in vitro: Se estimula el ovario y se extraen los óvulos de la mujer. La fecundación se realiza en un recipiente con espermatozoides tratados (el primer caso fue una niña en 1978).

Clonación y Células Madre

Un clon es una copia idéntica de un ser vivo, célula o molécula. La clonación incluye copiar moléculas de ADN, obtener células hijas idénticas a las células madre o animales iguales a uno de sus progenitores.

1. Copiar moléculas de ADN: Es un procedimiento común desde el descubrimiento de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) en 1986. A partir de residuos mínimos de ADN, se obtienen identificaciones de personas para procesos judiciales.
2. Clonación reproductiva: Avanzó significativamente cuando se aplicó a mamíferos. En 1997, científicos británicos obtuvieron la oveja Dolly, el primer mamífero clónico, fecundando un óvulo sin núcleo con el núcleo de una célula adulta.
3. Células madre: Estas células pueden producir dos células hijas: una se especializa y se convierte en una célula adulta de cualquier tejido, mientras que la otra conserva su capacidad de división y se comporta como célula madre, capaz de originar cualquier línea de células adultas, regenerando tejidos y fabricando órganos para trasplante.