Ingenieria genética (Gloria Alfaro y Elena Romero)
- 1. ELENA ROMERO LUQUE Y GLORIA ALFARO VILLALOBOS<br />La ingeniera genética consiste en la manipulación del material genético mediante diversos procedimientos que permiten la transferencia de genes de unas células a otras o su eliminación. De esta manera se forman organismos transgénicos, que son cualquier animal, planta o microorganismo al que se la incorporado a su genoma material genético foráneo (ajeno, extraño). <br />Tiene varias aplicaciones:<br />-En la sanidad. Gracias a estas técnicas genéticas se han desarrollado bacterias que poseen genes específicos de otros organismos, incluso humanos. Estos microorganismos producen sustancias útiles tales como la insulina, para la diabetes; la hormona del crecimiento, para el tratamiento del enanismo; o el interferón, para el tratamiento de enfermedades víricas. De esta forma la industria farmacéutica elabora grandes cantidades de estas sustancias, lo que hasta hace unos años resultaba difícil de conseguir.<br />También se obtienen fármacos con animales manipulados genéticamente. Actualmente ya existen las llamas “granjas farmacéuticas” donde se crían animales transgénicos (conejos, ratines, ovejas, vacas, etc.), portadoras de genes humanos, que producen diversos fármacos utilizados en el tratamiento de ciertas enfermedades como la fibrosis quística, hemofilia o el enanismo.<br />Las vacas transgénicas medicamento que se producen en Argentina, concretamente en Biosidus (empresa especializada en la producción de fármacos utilizando las nuevas tecnologías) contienen un gen humano que permite generar la hormona de crecimiento humano u hormona somatotropina que habitualmente produce la glándula hipófisis o pituitaria. <br /> <br />Sus funciones son múltiples, facilitando el crecimiento celular y la diferenciación de las células, como por ejemplo las células de crecimiento óseo. En aquellos casos en los que existe un déficit de su concentración endógena (en el organismo), las hormonas producidas por estas vacas transgénicas podrían servir para tratar problemas como el enanismo en los niños (enanismo hipofisario).<br />Con las cabras transgénicas también se realizan estudios ya que éstas pueden producir la proteína humana antitrombina alfa, proteína que descompone los coágulos que se forman en la sangre antes de que puedan provocar una trombosis.<br /> <br />Otra de las aplicaciones de la ingeniería genética, que ha abierto grandes expectativas en medicina, es la utilización de la terapia génica. Esta técnica consiste en la introducción de genes sanos en las células dañadas del paciente.<br />Hay dos tipos de terapia génica:<br />Tipos de terapia génica<br />Terapia génica somática: se realiza sobre las células somáticas (aquellas que forman el crecimiento de tejidos y órganos de un ser vivo, procedentes de células madre originadas durante el desarrollo embrionario y que sufren un proceso de proliferación celular y apoptosis.)de un individuo, por lo que las modificaciones que implique la terapia sólo tienen lugar en dicho paciente.<br />Terapia in vivo: la transformación celular tiene lugar dentro del paciente al que se le administra la terapia.<br />Terapia ex vivo: la transformación celular se lleva a cabo a partir de una biopsia del tejido del paciente y luego se le trasplantan las células ya transformadas.<br />Terapia génica germinal: se realizaría sobre las células germinales (esta línea celular es la precursora de las gametos: óvulos y espermatozoides en los organismos que se reproducen sexualmente. Estas células contienen el material genético que se va a pasar a la siguiente generación) del paciente, por lo que los cambios generados por los genes terapéuticos serían hereditarios. No obstante, por cuestiones éticas y jurídicas, ésta clase de terapia génica no se lleva a cabo hoy en día.<br />Aplicaciones de la terapia génica<br />Marcaje génico: El marcaje génico tiene como objetivo no la curación completa del paciente sino la mejora del tratamiento de una determinada patología. Un ejemplo de ello sería la puesta a punto de vectores para ensayos clínicos.<br />Terapia de enfermedades monogénicas hereditarias: Se usa en aquellas enfermedades en las que no se puede realizar o no es eficiente la administración de la proteína deficitaria. Se proporciona el gen defectivo o ausente.<br />Terapia de enfermedades adquiridas: Entre este tipo de enfermedades la más destacada es el cáncer. Se usan distintas estrategias, como la inserción de determinados genes suicidas en las células tumorales o la inserción de antígenos tumorales para potenciar la respuesta inmune.<br />-En la industria y la energía.<br />Se han formado bacterias y hongos que sintetizan, además de fármacos, otros productos, como proteínas, encimas o aditivos, que se emplean en las industrias de los sectores químico y alimentario. En el sector energético se busca la producción óptima de bioetanol, biodiesel, o biogás, mediante procesos realizados por microorganismos modificados genéticamente.<br />En la industria farmacéutica se usa para varias cosas:<br />PRODUCCION DE ANTIBIOTICOS:<br />Los antibióticos son sustancias producidas de forma natural por ciertos microorganismos que impiden el crecimiento de otros microorganismos.<br />PRODUCCION INDUSTRIAL DE VACUNAS Y SUEROS:<br />La vacunación se basa en la capacidad de “memoria” del sistema inmunitario. Gracia a ella el organismo no llega a padecer la enfermedad, pero producen anticuerpos y células de memoria que actúan en caso de que se produzca un contacto con el microorganismo patógeno.<br />- En el medio ambiente. Se usan microorganismos (bacterias y hongos) seleccionados genéticamente para: <br /> 1. TRATAMIENTO DE RESIDUOS:<br />En la depuración de aguas residuales se combinan procesos físico-químicos con tratamientos microbianos para eliminar la materia orgánica y las sustancias toxicas presentes en el agua antes de devolverlas a los ríos. El compostaje consiste en la descomposición biológica de residuos orgánicos y desechos o de fangos resultantes de la depuración de aguas residuales. En este proceso, las bacterias descomponen los compuestos orgánicos y producen un abono denominado compost.<br />ELIMINACION DE MAREAS NEGRAS:<br />Existen diversos microorganismos, entre los que podemos destacar las bacterias del genero Pseudomonas, que son capaces de descomponer el petróleo por lo que pueden ser empleados en la eliminación de mareas negras.<br />PRODUCCION DE COMPUESTOS BIODEGRADABLES: <br />Algunas bacterias almacenan sus reservas de carbono en forma de compuestos llamados polibetahidroxialcanos o polihidroxialcanoatos que son poliésteres, es decir, verdaderos plásticos (bioplasticos) con la ventaja de que, a diferencia de los plásticos obtenidos a partir del petróleo son biodegradables. <br />-En la agricultura, silvicultura, ganadería y acuicultura. <br />También se han llevado estos avances a la agricultura, de manera que ya existe plantas transgénicas. Este es el caso de plantas de maíz o de soja que contienen genes que las hacen resistentes a las sequias, las heladas, ciertas enfermedades, etc., y plantas con frutos de mayor tamaño, como tomates y pepinos.<br />Otras investigaciones van dirigidas a la incorporación a los cereales del gen de las leguminosas que permiten la fijación biológica de nitrógeno atmosférico, lo que supondría un considerable ahorro de fertilizantes. Por otro lado, el control de los genes que regula la fotosíntesis permitiría un incremento en la producción agrícola.<br />En cuanto a las especies arbóreas, en grandes extensiones de monocultivos dese están usando pinos, eucaliptus o chopos modificados genéticamente que toleran mejor los herbicidas o tienen más resistencia a los insectos.<br />Por lo que respecta a las especies animales, con la utilización de animales transgénicos se pretende, al igual que con los vegetales, un incremento de la productividad y resistencia a las enfermedades, y ello no solo con animales terrestres sino también acuáticos. Hoy día la acuicultura es un sector de gran importancia económica, donde España juega un gran papel a nivel mundial, siendo la trucha arco iris, la dorada, la lubina y el rodaballo las especies más cultivadas. Con la manipulación genética es posible es diseño de peces resistentes a enfermedades y a condiciones ambientales adversas, o conseguir ejemplares mayores en menor tiempo. En este sentido ya se han generado carpas y salmones transgénicos que portan múltiples copias del gen de la hormona del crecimiento de la trucha. De esta forma, se logran animales que ganan tamaño mucho más rápido.<br />- En la industria alimentaria<br />1. Se han diseñado levaduras panaderas transgénicas que incrementan el volumen y la vida útil del pan <br />2. Fermentaciones alcohólicas: También se han creado levaduras vinícolas transgénicas que producen vinos con aromas mas afrutados, al igual que en la cerveza.<br />3. Fermentación láctica: es realizada principalmente por las bacterias lácticas presentes de forma natural en la leche. El agriamiento natural de la leche se ha usado tradicionalmente para su conservación, ya que el desecho del PH debido a la formación de lactato durante la fermentación de azucares protege a los alimentos del deterioro causado por otras bacterias. Este proceso se utiliza en la elaboración de derivados lácteos. <br />Fermentación acética: Las bacterias de ácido acético convierte el etanol en ácido acético en la elaboración del vinagre.<br />Una vez conseguida la formación de organismos transgénicos, la biotecnología se centra hoy día en la utilización de microorganismos, plantas y animales como biofactorías, es decir, convertir bacterias, cultivos o animales de granja en pequeñas fabricas para la producción controlada y a bajo coste de materias primas y fármacos. Y no solo de alimentos, si no de productos con valor añadido, caso de las vacunas orales o comestibles, como por ejemplo sucede con una variedad de patata transgénica que contiene un gen de la toxina del cólera, capaz de inmunizar contra esta enfermedad al comer el vegetal.<br />PROBLEMAS SANITARIOS: Debidos a la aparición de nuevos microorganismos patógenos que provoquen enfermedades desconocidas o que puedan pasar de una especie a otra diferente produciendo la enfermedad. Debemos añadir que el uso de fármacos de diseño podría provocar efectos secundarios no deseados. <br />PROBLEMAS ECOLÓGICOS: La liberación de nuevos organismos en el ambiente puede provocar la desaparición de especies contra las cuales se lucha, con consecuencias aún desconocidas, ya que cumplen una función en la cadena trófica de la naturaleza. Se puede pensar en posibles nuevas contaminaciones debidas a un metabolismo incontrolado. <br />PROBLEMAS SOCIALES Y POLÍTICOS: Las aplicaciones de la Biotecnología en el campo de la producción industrial, agrícola y ganadera, pueden crear diferencias aún más grandes entre países ricos y pobres. El conocimiento previo de las enfermedades que puede desarrollar una persona llevaría a consecuencias nefastas en la contratación laboral, además de atentar contra la intimidad a que tiene derecho toda persona. <br />PROBLEMAS ÉTICOS Y MORALES: Poder conocer y modificar el patrimonio genético humano es una puerta abierta a la EUGENESIA, aunque también a la curación de enfermedades hoy por hoy incurables, como el cáncer o el Alzheimer. En el campo de la Terapia Génica es donde hoy día se producen los mayores choques entre ciencia y ética, por la manipulación de genes en personas, los trabajos con embriones humanos con fines puramente experimentales, etc. <br />