Secuenciación del ADN y Técnicas de Ingeniería Genética

La secuenciación del ADN, es decir, la determinación de la secuencia de nucleótidos, es fundamental para comprender la información genética de cualquier fragmento de ADN. Los primeros métodos de secuenciación eran complejos y lentos. Actualmente, las técnicas automatizadas e informatizadas permiten una secuenciación rápida y sencilla, lo que ha permitido conocer la secuencia de miles de genes y genomas completos de numerosos organismos, desde procariotas hasta el ser humano.

Las técnicas de ingeniería genética son procedimientos que permiten manipular el ADN de un organismo para crear nuevas formas de vida con combinaciones únicas de genes. Estas técnicas permiten transferir genes entre especies distintas, abriendo un abanico de posibilidades con numerosas aplicaciones prácticas.

Organismos Genéticamente Modificados (OGM)

Los organismos genéticamente modificados (OGM), también llamados transgénicos, son organismos (bacterias, hongos, animales y plantas) que contienen un gen (transgén) procedente de otro organismo. Para introducir un transgén, se utilizan vectores de expresión, como virus o plásmidos bacterianos, que actúan como «vehículos de transporte». Estos vectores, con el gen insertado, se introducen en el organismo receptor. Cuando el transgén se expresa, produce la misma proteína en el organismo transgénico que en el organismo original.

La utilización de «organismos de diseño» patentados es cada vez más frecuente, buscando la producción de proteínas útiles o la obtención de variedades de plantas y animales con características de interés.

Microorganismos Genéticamente Modificados

Los microorganismos genéticamente modificados tienen diversas aplicaciones:

• Mejora del medio ambiente: La biorremediación utiliza microorganismos para eliminar la contaminación ambiental. La ingeniería genética permite diseñar microorganismos recombinantes más eficaces. Ejemplos incluyen bacterias que digieren hidrocarburos del petróleo (para tratar mareas negras) o bacterias que eliminan metales pesados de los ecosistemas.
• Producción de biocombustibles: Microorganismos como las levaduras pueden producir biocombustibles (biodiesel y bioalcohol), una alternativa menos contaminante a los combustibles fósiles.
• Plásticos biodegradables: Ciertas bacterias pueden producir y descomponer plásticos biodegradables, reduciendo la necesidad de vertederos.
• Productos industriales, farmacéuticos y médicos: Los microorganismos modificados actúan como «factorías vivientes» para fabricar productos útiles. Por ejemplo:
  • Enzimas: Utilizadas en detergentes para degradar manchas y en la producción de vaqueros lavados a la piedra.
  • Antibióticos: Bacterias y hongos filamentosos modificados genéticamente producen antibióticos como la tetraciclina y la penicilina.
  • Proteínas humanas: Bacterias y levaduras modificadas producen proteínas como la insulina humana, la hormona del crecimiento y el factor antihemofílico, de forma más eficiente y económica.

Animales Transgénicos

Los animales transgénicos contienen genes de otros organismos. El transgén, obtenido mediante tecnología del ADN recombinante, se inserta en el ADN del animal hospedador, por ejemplo, mediante microinyección en un óvulo fecundado. Sus aplicaciones incluyen:

• Mejora de la producción animal: Creación de animales con mayor resistencia a enfermedades, crecimiento más rápido o mejor calidad de productos (lana, carne, etc.).
• Animales knockout: Se sustituye un gen funcional por uno mutante no funcional para estudiar la función del gen.
• Modelos de enfermedades: Los ratones transgénicos son modelos para estudiar enfermedades humanas, como el cáncer, debido a la similitud de sus genes con los humanos.
• Xenotrasplantes: Se investiga la creación de órganos de animales (principalmente cerdos) para trasplantes en humanos, modificando sus características inmunitarias para evitar el rechazo.
• Granjas farmacéuticas: Animales transgénicos (ovejas, vacas, cabras) producen fármacos o moléculas biológicas en su leche, facilitando su obtención y purificación. El proceso implica aislar el gen humano, introducirlo en un óvulo fecundado e implantarlo en una madre adoptiva.

Plantas Transgénicas

La ingeniería genética vegetal busca transferir genes a las plantas desde diversos organismos, obteniendo nuevas variedades vegetales. Se utilizan métodos como el plásmido Ti de la bacteria Agrobacterium tumefaciens, la microinyección de genes o el uso de una «pistola de genes». Las plantas transgénicas tienen diversos fines:

• Resistencia a herbicidas y plagas: Plantas resistentes a herbicidas (soja, algodón, maíz) o a plagas de insectos (gracias a genes bacterianos tóxicos para los insectos). También se desarrollan plantas que producen toxinas o antibióticos contra microorganismos.
• Resistencia a condiciones adversas: Plantas resistentes a heladas (fresas con genes de peces árticos), sequías o suelos salinos (trigo, arroz).
• Retraso de la maduración: Frutos que no se ablandan al madurar (tomateras).
• Mejora del valor nutritivo: Plantas con mayor valor nutricional, como el arroz dorado con provitamina A.
• Producción de sustancias farmacológicas: Plantas «farmacéuticas» que producen proteínas humanas de uso médico o proteínas virales para vacunas.