12) GENÉTICA APLICADA
INGENIERÍA GENÉTICA
Se trata de una serie de técnicas que se basan en la
introducción de genes en el genoma de un individuo que no los presente.
Estas técnicas fundamentalmente son:
a) Transferencia de genes de una especie a otra:
Hay técnicas por las que se pueden transferir genes de una especie a otra. Así,
mediante un vector apropiado, que puede ser un plásmido o un virus, se
puede introducir un gen de una especie en otra diferente. Con estas técnicas se
pueden pasar genes de eucariotas a eucariotas, de eucariotas a procariotas y de
procariotas a procariotas. Por ejemplo: se puede introducir en bacterias el gen
que produce la insulina humana. De esta manera las bacterias producen fácilmente
y en abundancia esta hormona.
b) Técnica de la PCR:
También existen métodos para amplificar una determinada secuencia o fragmento de
ADN. La más conocida es la técnica de la reacción en cadena de la polimerasa PCR.
Así se consigue multiplicar un determinado fragmento de ADN millones de veces
para poder tener una cantidad suficiente para estudiarlo. Sin esta técnica
serían imposibles los estudios de ADN para el reconocimiento de la paternidad o
en caso de delito, pues la cantidad de ADN presente en las células es tan
pequeña, del orden de picogramos, que se necesitaría una gran cantidad de
material celular para tener una cantidad apreciable de ADN.
Todo esto ha servido para el desarrollo de la ingeniería
genética, ya que aparte de conocer los aspectos moleculares más íntimos de la
actividad biológica, se han encontrado numerosas aplicaciones en distintos
campos de la industria, la medicina, la farmacología, la agricultura, la
ganadería, etc...
LA INGENIERÍA GENÉTICA Y LA TERAPIA DE ENFERMEDADES HUMANAS
Hay en los humanos numerosas enfermedades de carácter
hereditario o relacionadas con alteraciones genéticas. En la mayoría de los
casos ni siquiera se han identificado los genes responsables y en muy pocos
casos se dispone del mecanismo para incorporar el gen correcto a las células del
individuo afectado. No obstante existen varias líneas de investigación que se
basan en:
1º) Transferir un gen humano normal a una bacteria, obteniendo de
ella la sustancia necesaria para luego inocularla en el enfermo.
2º) Transferir un gen correcto a las células de una persona:
terapia de células somáticas.
3º) En el futuro, si el gen se hiciera llegar a un óvulo, un
espermatozoide o el zigoto, todas las células del individuo tendrían el gen
normal: Terapia de células germinales (no es legal).
Todas estas terapias están sometidas a cambios muy rápidos.
Veamos algunos ejemplos en los que ya en la actualidad se emplean estas técnicas
o están en fase de ensayo o investigación.
1) Sustancias humanas producidas por bacterias
En la actualidad, una de las técnicas de ingeniería genética más
empleada consiste en la producción de sustancias humanas por bacterias a las que
se les ha introducido el gen correspondiente. Entre las sustancias que ya se
obtienen mediante esta técnica están:
* La insulina.-
Es una hormona formada por dos péptidos. El péptido A (21 aminoácido) y el
péptido B (30 aminoácidos). Los genes que codifican ambos péptidos se aíslan de
células humanas y se introducen en estirpes bacterianas diferentes. Cada clon
sintetiza uno de los polipéptidos. Éstos se aíslan, se purifican, se activan los
grupos -SH para que se unan los dos péptidos y obtenemos insulina humana.
* La hormona del crecimiento.-
Es un polipéptido de 191 aminoácidos. Se utiliza una técnica similar al ejemplo
anterior.
* El interferón.-
Es una proteína de peso molecular entre 16.000 y 20.000, con una cadena
glucosídica. En la actualidad se ha conseguido aislar el ADN responsable del
interferón en leucocitos y linfoblastos infectados. El problema es que se
obtiene una producción baja a causa de la inestabilidad de la molécula.
* El factor VIII
de la coagulación.
2) La ingeniería genética en humanos
Esta técnica se basa en la introducción de un gen correcto en
las células humanas para sustituir un gen deficiente. Algunos casos en los que
esta técnica está en estudio o en proceso de ensayo son:
* La Talasemia.- Grupo de enfermedades relacionadas con la
presencia de hemoglobina distinta de la normal.
Tratamiento: retirar células de la médula ósea del enfermo,
introducir en ellas el gen correcto mediante un virus, volverlas al torrente
circulatorio.
Dificultades:
- La selección de las células que producen hemoglobina entre
todas las células de la médula, es difícil.
- Los genes introducidos se expresan poco.
- Las alteraciones en su manifestación son peligrosas.
* La carencia de la enzima Adenosin Desaminasa (ADA).-
Fallo en los leucocitos. Enfermedad de los niños burbuja o inmunodeficiencia
combinada grave (SCID).
- Tratamiento: semejante al de la Talasemia.
3) Enfermedades sometidas a ensayos clínicos de terapia génica
* Cáncer: melanoma, riñón, ovario, neuroblastoma,
garganta, pulmón, cerebro, hígado, mama, colon, próstata, leucemia, linfoma...
* Fibrosis quística
* Hemofilia
* Artritis reumatoide
LA INGENIERÍA GENÉTICA Y LA PRODUCCIÓN AGRÍCOLA Y ANIMAL
Llamamos organismos transgénicos a aquellos que se
desarrollan a partir de una célula en la que se han introducido genes extraños.
El objetivo de estas técnicas es obtener características
"útiles" de otros organismos. Estas características pueden ser muy variadas.
Fue una técnica difícil por la impermeabilidad de las membranas
de las células eucariotas animales y por la pared celulósica de las vegetales,
aunque cada vez hay mejores técnicas para resolver estos problemas.
La técnica más empleada es la de microinyección (introducción de
ADN mediante microjeringa y micromanipulador).
1) Ejemplos del empleo de estas técnicas en la producción
agrícola:
Las técnicas más empleadas en las plantas son:
* Uso de pistolas con microbalas de metal recubiertas de ADN.
* Uso como vector de un plásmido de una bacteria simbionte que
produce tumores.
Mediante estas técnicas se han obtenido o se está en vías de
obtener:
a) Variedades transgénicas del maíz que:
* Resisten heladas.- incorporación de un gen de un pez resistente
al frío.
* Resisten plagas.- incorporación de un gen del trigo.
* Resisten herbicidas.- incorporación de un gen bacteriano.
b) Variedades transgénicas del trigo que:
* Son más nutritivas.
* Resistentes a plagas y herbicidas. Incorporación de varios
genes de insectos y bacterias.
c) Variedades de tomate que maduran más lentamente por anulación
de un gen que regula la maduración por haberlo introducido en sentido contrario,
se producen dos ARNm complementarios que hibridan y no se traducen.
d) Plantas de tabaco transgénicas: Se está trabajando en la
inserción de "genes nif" que posibilitarían el aprovechamiento directo del N2
atmosférico. Se usa esta planta porque es una planta muy maleable.
2) Ejemplos del empleo de estas técnicas
en la producción animal:
En los animales estas técnicas se emplean más en peces porque la
fecundación es externa. Las técnicas más comunes son:
* La microinyección de los genes en el zigoto.
* Campos eléctricos que hacen permeable la membrana y permiten la
entrada de material genético.
Mediante estas técnicas se han obtenido o se está en vías de
obtener:
* Carpas transgénicas que crecen de un 20 a un 40% más rápido. Se
consiguen introduciendo el gen de la hormona del crecimiento de la trucha arco
iris. Se estimula añadiendo Cinc a la dieta.
* Salmones transgénicos.- Resisten mejor las temperaturas bajas.
Se consigue por incorporación de un gen de una especie de platija del ártico.
* En mamíferos se han conseguido ratones que carecían de la
hormona del crecimiento por mutación del gen productor de la misma por
introducción en el zigoto de estos ratones del gen de la hormona del crecimiento
de la rata. Los ratones transgénicos conseguidos producen 800 veces más hormona
que los normales. El gen de la rata no se introduce en el lugar propio, sino en
otro.
RIESGOS Y ASPECTOS ÉTICOS DE LAS TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA
* BIOSANITARIOS.-
La mayoría de los productos se destinan al consumo humano y aún no se puede
afirmar que no sean perjudiciales para la salud.
* BIOÉTICO.-
¿Hay derecho a monopolizar el uso de la información genética presente en la
naturaleza?
* BIOTECNOLÓGICO.-
¿Qué pasaría si el material genético de un virus tumoral terminara formando
parte del genoma de alguna bacteria simbionte del ser humano? ¿Y si los genes
que permiten la resistencia a los antibióticos entraran en el genoma de los
patógenos? ¿O si los microorganismos inocuos adquirieran los genes para producir
toxinas potentes como la difteria, el cólera, el botulismo o el tétanos?
EL PROYECTO GENOMA HUMANO
El estudio del Genoma Humano comenzó en EEUU en 1990, pero hoy
hay centros en numerosos países implicados en el proceso. El objetivo es
secuenciar completamente el ADN. Ahora bien, esto representa un enorme trabajo
pues el genoma humano se compone de 3X109 de pares de bases. Si
representásemos cada base por un carácter (A, T, C, G), para poder escribirlo en
un libro (a 80x50=4000 caracteres por página), necesitaríamos un libro de 750
000 páginas.
Actividades:
* Entrar en Internet y buscar el Proyecto Genoma Humano.
* Lectura comentada de un artículo sobre el Genoma Humano.
LÍMITES A LOS RIESGOS E IMPLICACIONES ÉTICAS DE LA INGENIERÍA
GENÉTICA
Existe un Comité Internacional de Bioética de la Unesco fundado
en 1993 por Federico Mayor Zaragoza.
Los criterios establecidos son:
* Límites por motivos ecológicos y de sanidad.
* Límites por motivos éticos y morales.
* Límites por motivos sociales.
* Límites por motivos políticos.
La organización HUGO defiende que sólo se puedan patentar las
secuencias de ADN de las que se sepa su función.