Uno de los objetivos principales de la biotecnología moderna es lograr que una célula realice una tarea específica y útil de manera predecible y controlable.
La estructura genética de una célula determina, por medio de las instrucciones incluidas en los genes, qué forma y tamaño tendrá esta célula y qué tareas específicas realizará. Los genes se transmiten de una generación a la siguiente, de modo que los hijos heredan esta información de sus padres.
Cuando los científicos comprendieron la estructura de los genes y cómo la información que portaban se traducía en funciones o características, comenzaron a buscar la forma de aislarlos, analizarlos, modificarlos y hasta de transferirlos de un organismo a otro para conferirle una nueva característica. Justamente, de eso se trata la ingeniería genética, a la que podríamos definir como un conjunto de metodologías que nos permite transferir genes de un organismo a otro. Como consecuencia, la ingeniería genética sirve para clonar fragmentos de ADN y para expresar genes (producir las proteínas para las cuales estos genes codifican) en organismos diferentes al de origen. Así, es posible no sólo obtener las proteínas recombinantes de interés sino también mejorar cultivos y animales. Hasta el momento se ha utilizado la ingeniería genética para producir, por ejemplo:
Vacunas, como la de la hepatitis B
Fármacos, como la insulina y la hormona del crecimiento humano
Enzimas para disolver manchas, como las que se usan en los detergentes en polvo
Enzimas para la industria alimenticia, como las empleadas en la elaboración del queso y en la obtención de jugos de fruta.
Plantas resistentes a enfermedades
El desarrollo de la ingeniería genética (también llamada metodología del ADN recombinante) fue posible gracias al descubrimiento de las enzimas de restricción y de los plásmidos. Las enzimas de restricción reconocen secuencias determinadas en el ADN. De esta manera, conociendo la secuencia de un fragmento de ADN es posible aislarlo del genoma original para insertarlo en otra molécula de ADN. Hay muchas enzimas de restricción obtenidas a partir de bacterias y que sirven como herramientas para la ingeniería genética. Las enzimas de restricción reconocen secuencias de 4, 6 o más bases y cortan generando extremos romos o extremos cohesivos. Estos extremos, generados en diferentes moléculas de ADN, pueden sellarse con la enzima ADN ligasa y generar así una molécula de ADN nueva, denominada recombinante.
Los plásmidos son moléculas de ADN circulares, originalmente aisladas de bacterias y que pueden extraerse de las mismas e incorporarse a otras, a través del proceso de transformación. Los plásmidos fueron modificados por los investigadores para ser empleados como “vectores”. Así, el gen de interés puede insertarse en el plásmido-vector e incorporarse a una nueva célula. Para seleccionar las células (bacterias o células animales o vegetales) que recibieron el plásmido, éste lleva, además del gen de interés (por ej., el gen de la insulina humana), un gen marcador de selección (por. ej., de resistencia a un antibiótico), que le otorga a la célula que lo lleva la capacidad de sobrevivir en un medio de cultivo selectivo (medio con antibiótico, en este ejemplo). Las células que sobreviven se dividen y generan colonias, formadas por bacterias idénticas. Estas bacterias se denominan recombinantes o genéticamente modificadas. El plásmido recombinante puede aislarse de estas colonias y transferirse a otras células.
Por esta metodología es posible introducir genes de interés en todo tipo de células, empleando los vectores y las técnicas propias de cada sistema. Podemos entonces generalizar los pasos de la ingeniería genética de la siguiente manera:
Identificar un carácter deseable en el organismo de origen
Encontrar el gen responsable del carácter deseado (gen de interés)
Combinar dicho gen con otros elementos necesarios (vector) para que éste sea funcional en el organismo receptor
Transferir el gen de interés, previamente introducido en el vector adecuado, al organismo receptor
Crecer y reproducir el organismo receptor, ahora modificado genéticamente
Por ejemplo:
Transferencia del gen que otorga resistencia a insectos de una bacteria al maíz:
Identificar el carácter “resistencia a insectos” en el organismo de origen, la bacteria del suelo Bacillus thurigiensis
Encontrar al gen que lleva las instrucciones para esta característica
Combinar este gen con otros elementos genéticos para que sea funcional ahora en una planta (ligarlo a un vector)
Transferir este gen a células de maíz (organismo receptor)
Identificar las células de maíz que recibieron el gen (células transformadas) y regenerar, a partir de estas células, una planta adulta.
La estructura genética de una célula determina, por medio de las instrucciones incluidas en los genes, qué forma y tamaño tendrá esta célula y qué tareas específicas realizará. Los genes se transmiten de una generación a la siguiente, de modo que los hijos heredan esta información de sus padres.
Cuando los científicos comprendieron la estructura de los genes y cómo la información que portaban se traducía en funciones o características, comenzaron a buscar la forma de aislarlos, analizarlos, modificarlos y hasta de transferirlos de un organismo a otro para conferirle una nueva característica. Justamente, de eso se trata la ingeniería genética, a la que podríamos definir como un conjunto de metodologías que nos permite transferir genes de un organismo a otro. Como consecuencia, la ingeniería genética sirve para clonar fragmentos de ADN y para expresar genes (producir las proteínas para las cuales estos genes codifican) en organismos diferentes al de origen. Así, es posible no sólo obtener las proteínas recombinantes de interés sino también mejorar cultivos y animales. Hasta el momento se ha utilizado la ingeniería genética para producir, por ejemplo:
Vacunas, como la de la hepatitis B
Fármacos, como la insulina y la hormona del crecimiento humano
Enzimas para disolver manchas, como las que se usan en los detergentes en polvo
Enzimas para la industria alimenticia, como las empleadas en la elaboración del queso y en la obtención de jugos de fruta.
Plantas resistentes a enfermedades
El desarrollo de la ingeniería genética (también llamada metodología del ADN recombinante) fue posible gracias al descubrimiento de las enzimas de restricción y de los plásmidos. Las enzimas de restricción reconocen secuencias determinadas en el ADN. De esta manera, conociendo la secuencia de un fragmento de ADN es posible aislarlo del genoma original para insertarlo en otra molécula de ADN. Hay muchas enzimas de restricción obtenidas a partir de bacterias y que sirven como herramientas para la ingeniería genética. Las enzimas de restricción reconocen secuencias de 4, 6 o más bases y cortan generando extremos romos o extremos cohesivos. Estos extremos, generados en diferentes moléculas de ADN, pueden sellarse con la enzima ADN ligasa y generar así una molécula de ADN nueva, denominada recombinante.
Los plásmidos son moléculas de ADN circulares, originalmente aisladas de bacterias y que pueden extraerse de las mismas e incorporarse a otras, a través del proceso de transformación. Los plásmidos fueron modificados por los investigadores para ser empleados como “vectores”. Así, el gen de interés puede insertarse en el plásmido-vector e incorporarse a una nueva célula. Para seleccionar las células (bacterias o células animales o vegetales) que recibieron el plásmido, éste lleva, además del gen de interés (por ej., el gen de la insulina humana), un gen marcador de selección (por. ej., de resistencia a un antibiótico), que le otorga a la célula que lo lleva la capacidad de sobrevivir en un medio de cultivo selectivo (medio con antibiótico, en este ejemplo). Las células que sobreviven se dividen y generan colonias, formadas por bacterias idénticas. Estas bacterias se denominan recombinantes o genéticamente modificadas. El plásmido recombinante puede aislarse de estas colonias y transferirse a otras células.
Por esta metodología es posible introducir genes de interés en todo tipo de células, empleando los vectores y las técnicas propias de cada sistema. Podemos entonces generalizar los pasos de la ingeniería genética de la siguiente manera:
Identificar un carácter deseable en el organismo de origen
Encontrar el gen responsable del carácter deseado (gen de interés)
Combinar dicho gen con otros elementos necesarios (vector) para que éste sea funcional en el organismo receptor
Transferir el gen de interés, previamente introducido en el vector adecuado, al organismo receptor
Crecer y reproducir el organismo receptor, ahora modificado genéticamente
Por ejemplo:
Transferencia del gen que otorga resistencia a insectos de una bacteria al maíz:
Identificar el carácter “resistencia a insectos” en el organismo de origen, la bacteria del suelo Bacillus thurigiensis
Encontrar al gen que lleva las instrucciones para esta característica
Combinar este gen con otros elementos genéticos para que sea funcional ahora en una planta (ligarlo a un vector)
Transferir este gen a células de maíz (organismo receptor)
Identificar las células de maíz que recibieron el gen (células transformadas) y regenerar, a partir de estas células, una planta adulta.
artículo publicado en ArgenBio
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