Biotecnología Moderna: Aplicaciones e Implicaciones
La biotecnología moderna es un conjunto de técnicas que permiten la manipulación del ADN. La microbiología industrial cultiva microorganismos a gran escala para obtener productos comerciales de alto valor. Estos cultivos deben cumplir ciertos requisitos:
- Crecer rápidamente a gran escala en medios de cultivos líquidos.
- Encontrarse en cultivos que se puedan mantener durante mucho tiempo.
- Ser genéticamente estables.
Existen tres grupos de gran interés: actinomicetos, mohos y levaduras. Se denominan fermentaciones a los procesos que se efectúan en la industria a gran escala y permiten el cultivo de microorganismos.
Organismos Genéticamente Modificados (OGM)
Los OGM son aquellos cuyo material genético ha sido manipulado. Esto se puede efectuar de varias maneras:
Transgénesis
Consiste en la inserción de genes de unos organismos en otros sexualmente no compatibles y hacer que se expresen. La inserción puede hacerse de varias maneras, entre las que destacan los vectores de expresión. Estos vectores contienen las secuencias de ADN necesarias para que se produzca la transcripción y traducción del gen insertado.
Cisgénesis
Es un proceso similar a la transgénesis, pero los genes proceden de un donante de la misma especie.
Autogénesis
Es un proceso similar a la transgénesis y cisgénesis, pero se transfieren genes de un organismo con secuencias reguladoras.
Aplicaciones de los OGM en Diferentes Organismos
Bacterias Transgénicas
Los plásmidos contienen una secuencia promotora procedente de un gen bacteriano y a partir de ese gen se producirán grandes cantidades de ARNm. Las bacterias se cultivan en biorreactores y las proteínas biosintetizadas se aíslan y purifican.
Levaduras Transgénicas
Se suelen utilizar para mejorar la calidad de los productos y estas sí poseen maduración postraduccional.
Plantas y Animales Transgénicos
Para que el gen insertado se exprese debe estar acompañado de las secuencias reguladoras correspondientes. Se puede elegir el tipo en el que se exprese el gen:
- La obtención de quimeras transgénicas (organismos que tienen células modificadas genéticamente y otras que no).
- La obtención de organismos transgénicos que todas sus células están modificadas por un transgén.
Los animales transgénicos se obtienen mediante la inserción de un gen en un óvulo recién fecundado. Las plantas transgénicas se pueden obtener de células aisladas de una planta y mantenidas en cultivo a las que se transfieren por medio del plásmido Ti.
CRISPR/CAS9
Se basa en el sistema de defensa que tienen las bacterias, denominado CRISPR, que detecta la presencia de ADN procedente de un virus y lo destruye mediante la proteína Cas9, que corta el ADN y lo inactiva. Este sistema permite producir un corte en el ADN y editar un gen determinado.
Aplicaciones de los OGM
- Biofarmacia: Producción de moléculas de interés biológico y terapéutico, como hormonas, enzimas y componentes para vacunas. Se utilizan diferentes tipos de organismos transgénicos: bacterias, levaduras, animales y plantas.
- Producción de alimentos y mejora vegetal: Ofrecen la posibilidad de aumentar la producción de alimentos.
- Defensa del medioambiente y biorremediación: Permite obtener bacterias más eficaces para degradar hidrocarburos y plásticos.
- Nuevos materiales: Permite la producción de nuevas sustancias.
- Investigación biológica y médica: Destaca el estudio de la función de los genes y de mecanismos moleculares implicados en el desarrollo embrionario.
- Órganos para xenotransplantes y control de plagas: Se producen órganos procedentes de otras especies para evitar la carencia de órganos y la gran demanda de transplantes, esto se denomina xenotransplantes.
Farmacogenómica
Es un área de investigación que centra su trabajo en la búsqueda de variaciones genéticas relacionadas con la eficacia de los medicamentos. Entre sus ventajas destaca la prescripción de fármacos eficaces y seguros y el descubrimiento de nuevos medicamentos.
Medicina Personalizada de Precisión
Se fundamenta en la aplicación de datos genómicos y de otras disciplinas para dirigir el tratamiento de la enfermedad de forma precisa.
Biochips de ADN
El biochip se utiliza para hibridar con muestras o sondas de ADN que se unirán solo a aquellos oligonucleótidos de la matriz que serán reconocidos por la secuencia. Además, permite el estudio de la expresión de millares de genes.
Células Madre
Las células madre son células no especializadas que forman parte de las etapas iniciales del embrión. Poseen tres características:
- Son células indiferenciadas.
- Son autorrenovables.
- Son capaces de generar tipos celulares especializados.
Pueden ser de distintos tipos:
Embrionarias
- Totipotentes: El cigoto y blastómeros pueden generar células de cualquier tejido.
- Pluripotentes: Pueden generar todos los tejidos del organismo adulto, excepto la placenta.
Adultas
Células indiferenciadas cuya función consiste en la reparación del tejido en el que se encuentran. Pueden ser de dos tipos:
- Multipotentes: Solo pueden diferenciarse en pocos tipos celulares.
- Unipotentes: Solo pueden diferenciarse en un único tipo de célula.
Reprogramación Celular
tiene como objetivo conseguir que una célula somatica diferenciada vuelva al estado somatico indeferenciado. existen 2 formas de lograrlo (clonación reproductiva y terapeutica/ transferncia génica)