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Ingeniería genética. Biotecnología
En términos generales biotecnología es el uso de organismos vivos o de compuestos obtenidos de organismos
vivos, para obtener productos de valor para el hombre.
La ingeniería genética es un conjunto de manipulaciones que permiten combinar genes de distinta
procedencia, amplificarlos y transferirlos de una célula a otra
Se denomina ADN recombinante al que se ha formado al intercalar un segmento de ADN extraño en un ADN
receptor. Por ejemplo: la integración de un ADN vírico en un ADN celular.
Tecnología del ADN recombinante
Permite aislar y manipular un fragmento de ADN de un organismo para introducirlo en otro
Destacamos las siguientes técnicas:
1. fragmentación del ADN u obtención de fragmentos de ADN
2. Unión de fragmentos de ADN, con la obtención del ADN recombinante
3. Inserción de genes en células mediante vectores y selección de transformantes con ADN clonado
4. Secuenciación del ADN (genómica y proteómica)
5. La reacción en cadena de la polimerasa (PCR): con la que se consigue aumentar el número de copias de un
fragmento determinado de ADN, por lo tanto, con una mínima cantidad de muestra de ADN, se puede
conseguir toda la que se necesite para un determinado estudio (Repasar)
6. Transgénesis
Se ha abierto un campo que ofrece la posibilidad de utilizar plantas y animales transgénicos (han
incorporado genes ajenos) así como microorganismos modificados genéticamente para producir fármacos u
otros productos de utilidad para el hombre, entre los que se pueden citar: la insulina humana, la hormona del
crecimiento, interferones, la obtención de nuevas vacunas o la donación de animales. Una puerta abierta que no
debe hacer olvidar el impacto perjudicial que un uso inadecuado podría provocar en el ser humano y en el propio
planeta.
Un experimento de Ingeniería genética consistiría en
1. Se corta por separado el ADN del organismo a estudiar y el ADN del vector con la misma restrictasa, de modo que se
generan extremos compatibles entre sí (mutuamente cohesivos).
2. Se juntan ambos ADNs y se les añade ADN-ligasa: de esta forma, las uniones entre ADN pasajero y ADN del
vector se sellan covalentemente, generándose moléculas híbridas (quiméricas o recombinantes).
3. Ahora hay que introducir las moléculas generadas en el organismo huésped. En el caso de bacterias se
recurre a una técnica sencilla denominada transformación, que permite la entrada del ADN a través de las
envueltas del microorganismo
4. Finalmente, hay que localizar las bacterias que han captado y han establecido establemente las moléculas
híbridas. A menudo este es el paso más laborioso, pero el hecho de que el vector posea uno o varios genes
de resistencia favorece al menos la eliminación de las bacterias que no han recibido ADN del vector: basta
añadir al medio de cultivo el antibiótico para el que el vector confiere resistencia. Para localizar los
transformantes recombinantes, muchos vectores incorporan un gen marcador que produce alguna sustancia
coloreada. Si insertamos el gen a aislar dentro de ese marcador, lo rompemos, por lo que las colonias
bacterianas no producirán la sustancia coloreada, sino que permanecen incoloras o blancas.
5. El resultado del experimento es la obtención de al menos una colonia (clon) de bacterias que portan la
combinación buscada de vector con el inserto de ADN pasajero. Se dice entonces que hemos donado
(=aislado) dicho ADN
Iremos viendo cada una de las etapas por separado y al mismo tiempo posibles utilidades de algunas técnicas
Obtención de fragmentos de ADN:
➢ a) Enzimas de restricción (Tijeras moleculares)
➢ b) Obtención de fragmentos de ADN por retrotranscriptasas
➢ c) ADN sintetizado artificialmente
Jose Seijo Ramil
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a) Obtención de fragmentos de ADN por enzimas de restricción (Tijeras moleculares)
Los enzimas de restricción son endonucleasas que producen, al reconocer secuencias específicas de
nucleótidos de un ADN, un corte del ADN en fragmentos más pequeños y manejables
Endonucleasa: Escinde enlaces difosfoéster (fosfodiesterasa)
internos de una cadena polinucleótida
Exonucleasa: escinden el enlace fosfato del nucleótido
terminal por lo que generan una cadena polinucleótida
acortada en un nucleótido
Los enzimas de restricción son un mecanismo de defensa de las
bacterias frente a la invasión de bacteriófagos. La bacteria
produce un enzima que degrada el ADN “intruso”, mientras el
ADN propio está protegido (las dianas de restricción están
metiladas, lo que impide la acción del enzima en el ADN propio).
Los enzimas de restricción llamados de tipo II reconocen secuencias de "ADN capicúa" o poliandrómicas, en
el sentido de que la lectura en la dirección 5’.... 3' de una de las hebras es idéntica a la complementaria leída
en la dirección 3’... 5’ Algunas fragmentan el ADN en cortes quebrados, originando terminales cohesivos o
pegajosos porque pueden unirse a otros fragmentos de ADN que hayan sido cortados con el mismo enzima de
restricción.
A partir de fragmentos de ADN se puede llegar a obtener genotecas o bibliotecas genómicas. Para hacer una
genoteca el ADN a estudiar se divide en fragmentos utilizando enzimas de restricción. Los virus son a menudo
utilizados como vehículo de transporte de los fragmentos obtenidos, insertando en el genoma del virus los
fragmentos del ADN del organismo de interés
Aplicaciones:
 Fragmentación de los genomas
 Elaboración de mapas de restricción
 Polimorfismos de fragmentos de restricción y diagnóstico de enfermedades
 Huella genética individual
Fragmentación de los genomas
Los fragmentos obtenidos, llamados fragmentos de restricción, se pueden separar por tamaños (es decir
según el número de pares de nudeótidos que llevan) mediante la técnica de electroforesis.
En una electroforesis el ADN fragmentado se coloca en el extremo de un gel de agarosa o poliacrilamida. Al
pasar una corriente eléctrica a través del gel, cada molécula se desplaza hacia el polo (+) a una velocidad que
depende del logaritmo de su peso molecular. Se producen una serie de bandas, cada una de ellas es un
fragmento de un tamaño concreto
Elaboración de mapas de restricción:
Comparando los tamaños de los fragmentos de restricción formados a partir de una región génica
determinada tras el tratamiento con varias restrictasas, permite la elaboración de un mapa de esa región que
muestra la localización de cada punto de corte en relación a los vecinos
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Polimorfismos de fragmentos de restricción: Diagnóstico de enfermedades
Existen variaciones entre los genomas de dos individuos que son detectables a nivel de enzimas de
restricción, estas variaciones son comunes en intrones con ganancia o pérdida de material genético, sin que
ello produzca un cambio en el ADN o en la proteína que el gen codifica. Estas variaciones se denominan
polimorfismos del tamaño de fragmentos de restricción (PTF)
Cuando los dos alelos de un individuo difieren en el tamaño de un intrón para un
gen dado, el tratamiento con enzimas de restricción de su ADN revelará esta
diferencia, al aparecer fragmentos de distinto tamaño.
En ocasiones muy contadas una mutación que origina una determinada
patología, elimina o crea una diana de restricción para algún enzima.
Un caso conocido es la anemia falciforme. La enfermedad está asociada a un
cambio por sustitución de A por T, este cambio elimina una diana para un enzima
de restricción concreto. Aparece un fragmento de 1,4 Kb en vez de 1,2 Kb
Huella genética individual
Existen en el genoma humano regiones hipervariables constituidas por secuencias de 10 — 40 nucleótidos
internamente repetidas
Dos individuos sin parentesco tienen fragmentos de distinto tamaño al cortar una región hipervariable con un
enzima de restricción que no reconozca dianas dentro de la región repetida.
El patrón de restricción observado en un individuo al ser tratado su ADN con un enzima de restricción y
posteriormente transferido el ADN a nailon e hibridado con una sonda radioactiva se denomina huella
genética o en lenguaje coloquial código de barras individual
a) análisis de los fragmentos de restricción para identificar los alelos paternos (P) y maternos (M) de los cuatro
hijos de un matrimonio. Una muestra de ADNs de los
implicados se trata con una enzima de restricción que no
corte dentro de la región hipervariable. Se corren las
muestras en un gel de azarosa, se desnaturaliza el ADN y se
transfiere a nailon. La identificación se hace por hibridación
con la sonda unilocus tratada radiactivamente. El primer
hijo (H1) es el resultado de una relación anterior al
matrimonio actual y no muestra homología con los alelos
paternos
b) determinación de la paternidad entre dos posible
padres P1 y P2 de un niño N . El P2 queda identificado
como el verdadero padre
___________________________________________________________________________________________
b) Obtención de fragmentos de ADN por reversotranscriptasas
Dado que en los procariontes no hay proceso de maduración del ARNm, si se desea intercalar un gen
eucariótico en una bacteria, no se puede introducir un segmento de ADN con intrones y exones, sino que se ha
de utilizar una enzima de origen vírico, denominada transcriptasa inversa o retrotranscriptasa, para producir
ADN a partir de una hebra de ARNm ya maduro (molécula en la que ya no hay intrones).
Posteriormente se ha de duplicar para que se forme ADN de doble hélice, llamado ADN complementario
(ADNc), y finalmente introducirlo en un vector (un virus o un plásmido) para que lo transporte al interior de la
bacteria
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Con este mecanismo se pueden obtener genotecas o bibliotecas genómicas
c) ADN sintetizado artificialmente
ADN sintetizado artificialmente según el orden deducido de la secuencia de aminoácidos de la proteína que se
desea fabricar. Esto permite- introducir mutaciones y elaborar nuevas enzimas (enzimas de diseño). Se está
trabajando en hacer enzimas capaces de catabolizar el insecticida DOT o el petróleo y así, mediante ingeniería
genética, obtener bacterias que permitan es la recuperación de ambientes contaminados por dichas
sustancias
2: Unión de fragmentos de ADN con formación de ADN recombinante
Se consigue cortando con el mismo enzima de restricción, tanto el ADN que se desea insertar como el ADN
del vector y soldarlos mediante el enzima ADN ligasa
3.
Inserción de genes en células mediante vectores y selección de transformantes con ADN clonado
➢ a) Plásmidos
➢ b) Virus bacteriófagos
➢ c) Cósmidos
➢ d) Virus animales para la donación en eucariotas, y levaduras
➢ e) Plásmido Ti de la bacteria Agrobacterium tumefaciens
a) Plásmido:
Es un fragmento circular de ADN bicatenario independiente del cromosoma bacteriano con capacidad de
replicación autónoma utilizando los enzimas bacterianos. Si quedan libres en el medio extracelular, pueden
penetrar en el interior de otras bacterias mediante el proceso llamado transformación (este proceso se puede
facilitar añadiendo cloruro de calcio que permeabiliza al ADN las membranas de las bacterias)
Son de pequeño tamaño (3kb)
Llevan marcadores que permiten la selección de los transformantes. Los más comunes son genes que confieren
resistencia a antibióticos como: ampicilina, tetraciclina, cloranfenicol y neomicina.
Ponemos como ejemplo un plásmido que contiene un sitio para el enzima de restricción llamado BamH1, que
se localiza dentro del gen para la resistencia a la tetraciclina y otro lugar para la enzima de restricción Pstl que
está dentro del gen de resistencia a la ampicilina.
Si se inserta un fragmento de ADN foráneo en uno de estos sitios, la resistencia para el antibiótico se pierde,
fenómeno conocido como inactivación por inserción. Esta inactivación por inserción se usa para detectar la
presencia del ADN donado dentro del plásmido.
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Si el plásmido es digerido por BamH1 y se liga a un ADN foráneo digerido por el mismo enzima de restricción
y se introduce en bacterias, aquellas bacterias que siendo resistentes a la ampicilina son sensibles a la
tetraciclina, son las que contienen el plásmido con el ADN donado
El paso del plásmido al interior de una bacteria se llama transformación
b) Utilización de virus bacteriófagos
La modificación del ADN de una bacteria por el ADN de un virus se llama transducción
El más utilizado es el fago lambda () que tiene un genoma de sólo 49 Kb
Los vectores tienen la ventaja de que el ADN extraño se empaqueta con el ADN del fago, "in vitro",
formándose un ADN recombinante que penetra en la bacteria por la inyección que produce el propio virus,
posteriormente en el interior de la bacteria el ADN foráneo se integra al cromosoma bacteriano
La recombinación tiene lugar en el interior de la bacteria, la infección por el fago es muy eficiente
El siguiente paso es poner a las bacterias en un medio de cultivo apropiado para que se multipliquen. A la vez
que se reproducen las bacterias lo hace también el gen que se ha integrado en el cromosoma bacteriano, el
resultado es que se obtiene un clon de células que llevan todos esos genes de interés.
Se pueden formar diferentes clones con genes de interés para el hombre. Este conjunto de clones se
denomina biblioteca genómica.
d) Plásmido Ti de la bacteria Agrobacterium tumefaciens
Las células vegetales pueden someterse a tratamientos que modifiquen su patrimonio genético. Las técnicas
se clasifican en directas e indirectas.
Entre las técnicas indirectas cabe destacar la transformación de células mediada por Agrobacterium tumefaciens.
Esta bacteria puede considerarse como el primer ingeniero genético, por su particular biología.
Esta bacteria, presente en el suelo, es patógena de muchas plantas a las que produce un tumor conocido
como "agalla de cuello". Penetra en los tejidos vegetales causando una proliferación celular. Durante el
contacto con las células vegetales la bacteria transfiere a las células vegetales un plásmido llamado Ti
(inductor de tumores). Este plásmido se integra en el ADN del cromosoma de la célula vegetal. Este plásmido
transferido o T-ADN contiene los genes oncogénicos (onc) cuya expresión provoca una mayor producción de
hormonas de crecimiento, estas son las que inducen las divisiones celulares que dan origen a la formación del
tumor o agalla.
Este fenómeno natural es empleado para utilizar a la bacteria Agrobacterium tumefaciens como vector de
los genes que se desean introducir en una célula vegetal, con lo que se transforma dicha célula, la cual
puede regenerar, por micropropagación, una planta entera que será transgénica.
De esta manera, la bacteria modifica la información genética de la planta, añadiéndole los genes onc.
Agrobacterium se comporta, de esta forma, como un Ingeniero genético natural.
Si en el plásmido Ti se eliminan artificialmente los genes onc y se sustituyen por otros genes que interese
donar, se habrá obtenido un sistema muy eficaz para introducir ADN en la planta, al mismo tiempo que se
habrá evitado la aparición de la enfermedad.
 Entre las técnicas directas, se pueden citar la electroporación, microinyección, liposomas y métodos
químicos.
 Otra de las herramientas que existen para la introducción directa de ácidos nucleicos a células vegetales es la
biobalística. Dicha técnica representa un método físico de transformación y consiste en el bombardeo de
tejidos con micropartículas cubiertas con DNA o con cualquier otra biomolécula que se pretenda introducir a
células vegetales
4: Secuenciación del ADN (genómica y proteómica)
La genómica es el estudio del genoma de los seres vivos
El mayor éxito ha sido la secuenciación del genoma humano, con lo que se espera poder tener una capacidad
de diagnóstico en individuos con riesgo de ser portadores de un gen que genere una enfermedad o el
desarrollo de terapias génicas
El genoma humano contiene entre 32-39 mil genes que codifican para proteínas (5%)
Alrededor del 50% del genoma está constituido por secuencias repetidas de ADN
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Los humanos comparten el 99,9% del genoma y la distribución de los genes en los cromosomas es irregular
La proteómica tiene como objetivo estudiar el conjunto de proteínas expresadas por un genoma, una célula o
un tejido (PROTEínas de un genOMA)
El proteoma de una célula varía según el estado en el que se encuentre la célula, si se encuentra en una
situación de estrés, bajo el efecto de fármacos o de una hormona. Así, en cada momento y en cada tipo celular
el perfil de proteínas expresadas será diferente. La proteómica es útil para estudiar estas diferencias.
Existen tres ramas en la proteómica que tratan de caracterizar el proteoma estudiando distintos aspectos del
mismo:
•La proteómica de expresión, buscar la relación entre genoma y proteoma
•La proteómica estructural se encarga de la caracterización de la estructura tridimensional de las proteínas
•La proteómica funcional se encarga de la localización y distribución subcelular de proteínas y de las
interacciones que se producen entre las proteínas y otras moléculas con el fin de determinar su función
Las aplicaciones de la proteómica son múltiples, pero actualmente se destacan las siguientes:
•Identificación de nuevos marcadores para el diagnóstico de enfermedades
•Identificación de nuevos fármacos
•Determinación de mecanismos moleculares involucrados en la patogenia de enfermedades
•Análisis de rutas de transducción de señales
Transgénesis
La transgénesis se puede definir como la introducción de ADN extraño en un genoma, de modo que se
mantenga estable de forma hereditaria y afecte a todas las células en los organismos multicelulares.
Generalmente, en animales, el ADN extraño, llamado transgén, se introduce en zigotos, y los embriones que
hayan integrado el ADN extraño en su genoma, previamente a la primera división, producirán un organismo
transgénico; de modo que el transgén pasará a las siguientes generaciones a través de la línea germinal
(gametos).
Transgénico se refiere a una planta o a un animal en cuyas células se ha introducido un fragmento de ADN
exógeno, o sea un ADN que no se encuentra normalmente en ese organismo
Entre las aplicaciones de los animales transgénicos se pueden destacar:
La posibilidad de estudiar a nivel molecular el desarrollo embrionario y su regulación.
Manipular de forma específica la expresión génica in vivo.
Estudiar la función de genes específicos.
Poder utilizar a mamíferos como biorreactores para la producción de proteínas humanas.
La corrección de errores innatos de metabolismo mediante terapia génica.
La transgénesis puede efectuarse siguiendo dos estrategias distintas:
 Transgénesis por microinyección en zigotos
Desde que en 1982 se obtuviera un ratón transgénico, la producción de animales transgénicos es cada vez
más cotidiana, existiendo ya animales transgénicos de las siguientes especies: ratón, rata, conejo, cerdo, vaca,
cabra y oveja. La técnica se realiza, fundamentalmente por microinyección y se realiza de la siguiente forma:
 En la primera fase, se aíslan un número grande de óvulos fertilizados. Se consigue sometiendo a
las hembras a un tratamiento hormonal para provocar superovuladón. La fertilización puede
hacerse in vitro o in vivo.
 En la segunda fase, los zigotos obtenidos se manipulan uno a uno y con una micropipeta a modo
de aguja, se introduce una solución que contiene ADN.
 En la tercera fase, estos óvulos son reimplantados en hembras que actuarán como nodrizas
permitiendo la gestación hasta término.
 Por último, tras el destete de los recién nacidos, éstos se chequean, para ver si ha ocurrido la
incorporación del transgén.
 Transgénesis por manipulación de células embrionarias.
Una estrategia más poderosa para la transgénesis implica la introducción de ADN extraño en células
embrionarias totipotentes (células ES) o células embrionarias madres (células EM).
Estas células se toman del interior de la blástula en desarrollo y se pasan a un medio donde se tratan con
distintos productos con lo que se conseguirá que las células no se diferencien, y se mantiene su estado
embrionario.
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El ADN extraño se introduce en las células ES mediante diversas técnicas, posteriormente las células
transfectadas son reintroducidas en una blástula y ésta reimplantada en una hembra. Con esta técnica los
neonatos son quimeras; pero mediante el cruce de éstas se consiguen animales transgénicos con aquellas
quimeras que hayan incorporado el transgén en su línea germinal
Cuando la integración del transgén ocurre después de la primera división celular, el animal es quimérico, lo
que quiere decir que las células de su cuerpo tienen diferentes características, según tengan o no el transgén,
así en la "ovecabra" quimera entre oveja y cabra, las células de su piel, unas producían lana y otras pelo
 Transferencia mediante vectores virales
Los retrovirus son capaces de transportar la secuencia génica que se quiera insertar hasta el núcleo de las
células receptoras. Sin embargo, como con la microinyección, también aquí el gen se inserta al azar en el
genoma. Puesto que el ADN se localiza en distintos lugares en células diferentes, los animales que nacen de
esta forma suelen ser mosaicos genéticos o quimeras, no expresan completamente la característica que
aporta el nuevo gen insertado porque no todas sus células lo portan, por lo que hay que realizar mezclas y
selecciones hasta conseguir el animal completamente transgénico. La transmisión del transgén sólo es posible
si el retrovirus se integra en algunas de las células germinales.
CLONACIÓN DE ANIMALES
Clonar significa crear un ser vivo idéntico a otro, a partir de una célula del organismo original
La naturaleza produce de modo natural clones, sin mediación humana como es el caso de los gemelos
monocigóticos que comparten una información genética idéntica
Clonación: es la tecnología para producción de individuos genéticamente idénticos. Es un sistema de
reproducción en la que no participan ovocitos y espermatozoides en la formulación genética, sino que la carga
genética contenida en el ADN de los cromosomas es provista por células somáticas..
El principio de la clonación está en la obtención de organismos idénticos genéticamente, y por tanto
morfológica y fisiológicamente, como lo son dos gemelos univitelinos. Esto ha sido el sueño de muchos
ganaderos, que han deseado que todo su ganado tuviera las cualidades de algún ejemplar especialmente
bueno.
Se pueden utilizar dos métodos para conseguir clones de animales:
 Por DISGREGACIÓN DE CÉLULAS EMBRIONARIAS.
Se basa en el mismo principio por el que nacen gemelos de forma natural. Se pueden separar las células de
un embrión en diferentes estados de desarrollo, desde el estado de 2 células hasta el estado de mórula. Cada
célula separada puede funcionar como un zigoto que puede desarrollarse para dar un individuo completo.
 Por TRANSFERENCIA NUCLEAR. Transferencia nuclear: Transferencia de núcleos diploides a ovocitos, óvulos o
cigotos enucleados:
Núcleos transferidos procedentes de células embrionarias no diferenciadas (paraclonación)
Núcleos transferidos procedentes de células diferenciadas (adultas o fetales).
Fue el método utilizado para donar a la Oveja Dolly. Desde el punto de vista de sus posibles aplicaciones, la
importancia de utilizar como donadores individuos adultos radica en su «valor genético probado».
Oveja Dolly
En 1.997, el Instituto Roslin, en Escocia, clonó por primera vez (después de 277 intentos) en la historia a un
mamífero a partir de una célula diferenciada de otro. Dolly, es el primer mamífero de la historia que se ha
clonado de un adulto. Antes de Dolly, científicos de diversas partes del mundo habían logrado donar
sapos, monos, ovejas y vacas. Pero siempre habían utilizado células de embriones, las cuales tienen la
capacidad de dividirse y dar origen a un nuevo ser. En la década de los 70 se descubrió, gracias a un
experimento con sapos, que era posible donar individuos completos a partir de células diferenciadas.
Clonación:
De la ubre de la madre de Dolly, los científicos sacaron una célula, que contiene todo el material genético
(ADN) de la oveja adulta.
Después, de otra oveja, a la que llamaremos oveja X, le extrajeron un óvulo, el cual serviría de célula
receptora. Al óvulo se le sacó el núcleo, eliminando así el material genético de la oveja donante.
Se extrajo el núcleo de la célula mamaria y, mediante impulsos eléctricos, se fusionó al óvulo sin núcleo de la
oveja X donante. Con los mismos impulsos se activó al óvulo para que comenzara su división, tal y como lo
hacen los óvulos fertilizados en un proceso natural de reproducción.
Al sexto día, ya se habrá formado un embrión, el cual fue implantado en el útero de una tercera oveja, la
madre sustituta, que tras un periodo normal de gestación, dio a luz a Dolly: una oveja exactamente igual a su
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madre genética.
Cuanto más diferenciadas estén las células donantes de material genético, más difícil es
conseguir la reprogramación de dicho material genético para que pueda iniciar la diferenciación
de la célula receptora. Actualmente es posible obtener clones de células totalmente diferenciadas de
un animal adulto que actúan como donantes de su material genético, como ocurrió en el caso de la famosa
oveja Dolly.
“La oveja Dolly fue sacrificada a los 6 años de edad al padecer una grave infección pulmonar “las ovejas
pueden vivir entre once y doce años, las infecciones de pulmón son comunes en las ovejas de mayor edad,
especialmente las que viven en recintos cerrados”
El ganado transgénico que se emplea para producir proteínas terapéuticas, debe contener en el ADN extraño de sus
células, además del gen codificante de la proteína, una secuencia o promotorque haga que se exprese dicho gen
en unas determinadas células solamente.
Por ejemplo, si se quiere que la proteína se produzca junto con la leche, el transgén se fusiona con una secuencia
reguladora de una proteína de la leche, con lo que la proteína sólo se formará en las células de glándulas mamarias. Esto
es lo que se hizo con la oveja Tracy en 1992, la primera oveja que produjo una proteína humana. Lo mismo se ha
hecho para la famosa cerda Genie, que fabrica en su leche la proteína C humana que controla la coagulación sanguínea y
es necesaria para los hemofílicos
TERAPIA GÉNICA.
Estrategia orientada a curar las deficiencias genética, introduciendo una o varias copias de genes normales
para sustituir la función de genes ausentes o mutantes en los cromosomas de las células de enfermos, para así
curar la enfermedad
La terapia génica puede aplicarse aplicando dos estrategias:
 Insertar una copia sana de un gen en las células del paciente para compensar el efecto del gen defectuoso.
No es necesario que se integre en un determinado sitio del cromosoma, es suficiente que sobreviva y se
exprese, es decir que pueda producir la proteína necesaria que el gen defectuoso no hace.
Se puede considerar como el primer caso de terapia génica (1990). Se trataba de una niña que había
heredado un gen defectuoso de cada progenitor y sufría una Inmunodeficiencia combinada grave (SCID), al
faltarle una enzima, la desaminasa de adenosin (ADA), enzima necesaria para el correcto funcionamiento del
sistema inmune. Se había convertido en lo que se denomina "niña burbuja" con pocas posibilidades de
supervivencia. Se le extrajeron leucocitos y en ellos se insertaron copias normales del gen defectuoso y se
devolvieron los leucocitos tratados a la sangre de la paciente. La experiencia fue un éxito y en la actualidad
Ashanti desarrolla una vida completamente normal y únicamente precisa esporádicos tratamientos de
recuerdo (terapia ex vivo)
 Introducir un gen especialmente diseñado, sería una segunda estrategia, con la que se les daría una nueva
propiedad a las células. Por ejemplo, introducir en los linfocitos un gen que produzca un inhibidor de la
replicación del virus del SIDA.
Comentario a la clonación:
Las alteraciones del patrimonio genético en animales plantean problemas éticos. Entre las consecuencias que se han barajado para
considerar ilícita la clonación es el factor medioambiental. A la larga supondría un detrimento de la variabilidad genética y de
adaptación de las especies. Debemos evitar el abuso de la naturaleza, protegerla de los efectos de una manipulación irracional e
injustificada por parte del hombre.
Algunos investigadores consideran que el uso y manipulación del genoma de animales y vegetales puede ser uno de los principales
instrumentos para acabar con el hambre del mundo o aportar excelentes fábricas vivas de sustancias químicas muy valiosas para el
hombre.
Como principio ético debemos decir que estas alteraciones deben estar orientadas al servicio del hombre o la naturaleza de forma
directa o indirecta, y como consecuencia el investigador no puede actuar con la intención de dañar con la manipulación del genoma, ni
al propio animal ni a los seres humanos.
Dentro de las investigaciones sobre clonación humana se distinguen dosclonación tipos según su finalidad:
 La reproductiva, cuyo objetivo sería crear personas idénticas,
 La terapéutica, que se limita a la cría de embriones para, a partir de ellos, obtener células troncales con las que tratar enfermedades
La terapéutica
Las células troncales embrionarias poseen la peculiaridad de que pueden dar lugar a cualquiera de los doscientos tejidos del cuerpo
humano, lo que promete revolucionar el campo de los trasplantes y el tratamiento de enfermedades como las de Alzheimer y
Parkinson. Sin embargo, la experimentación con esas células plantea problemas éticos, pues su extracción supone la muerte del
embrión, por lo cual los antiabortistas consideran que equivale a la interrupción de un embarazo.
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La mayoría de los científicos, en cambio, consideran que sólo se podría hablar de aborto si los embriones se extrajeran del útero de
la madre, cosa que no ocurre, puesto que para este tipo de investigaciones se emplean embriones desechados en tratamientos de
fertilización in vitro.
No obstante, lo ideal, según los expertos, sería la cría de embriones mediante la clonación de células de los propios pacientes, lo que
eliminaría toda posibilidad de rechazo. Las células troncales embrionarias pluripotentes fueron aisladas por primera vez en 1998 por
un equipo de la Universidad de Madison (Wisconsin, EEUU).
La reproductiva
Por el contrario, la clonación reproductiva tiene el objetivo de reproducir seres humanos completos, viejo sueño de los defensores
de la superioridad de unas razas sobre otras y de la eugenesia, como el médico nazi Joseph Mengele, autor de horrendos
experimentos con gemelos prisioneros en el campo de concentración de Auschwitz. En nuestros días, otros científicos siguen
abogando por las virtudes de esa técnica, como Panos Zavos, en EEUU, y Severino Antinori, en Italia, que en 2001 anunciaron su
intención de donar un ser humano.
Razones para clonar
Dentro de una "casuística-ficción" podrían plantearse las razones que trataran de justificar la donación en humanos:
a) El deseo de una persona de perpetuarse a sí mismo mediante la técnica de clonación por transferencia de núcleo de célula
diferenciada. El colmo de la clonación sería el de una mujer que pudiera ser "madre de sí misma"
b) Reproducir a un ser querido malogrado. Este podría ser el caso de unos padres que, ante la muerte inminente de un hijo (por ejemplo, en
accidente) deciden su clonación transfiriendo el núcleo de una de sus células.
c) Un caso similar al anterior, pero aplicado al deseo de repetir un "genotipo valioso" ya probado, por ejemplo de un científico, un artista, etc.
d) Obtención del individuo clónico como reservarlo para el caso de que fuera necesario en el futuro un posible trasplante de órganos.
e) Se podría utilizar la transferencia de núcleos para evitar una enfermedad de tipo mitocondrial transmitida por vía materna. Para ello, se
obtendría por fecundación "in vitro “ un embrión de la pareja del que se transferiría un núcleo al ovocito de una mujer que no fuera portadora de
dicha enfermedad mitocondrial y el nuevo embrión así producido sería implantado en el útero de la madre original. De esta manera, la pareja tendría
"su propio hijo" en todo excepto en la información citoplasmática. En este caso el individuo obtenido no tendría que ser necesariamente clónico
de nadie.
f) En técnicas de reproducción asistida, se podría intentar clonar dicho un embrión único por separación de sus blastómeros (gemelación),
transfiriendo al útero de la madre los tres o cuatro embriones clónicos obtenidos con objeto de aumentar la probabilidad de llegar a obtener una
gestación. En este supuesto podría suceder que sólo se produjera una gestación, que daría lugar a un único individuo, o bien que hubiera una gestación
múltiple que daría lugar a gemelos monocigóticos, aunque producidos artificialmente
Los individuos clónicos obtenidos por partición de embriones o separación de blastómeros (gemelación) serían iguales en su información genética
nuclear, tendrían el mismo citoplasma y se desarrollarían en el mismo ambienteintrauterino. Representan, por tanto, el mayor grado de identidad.
Los individuos clónicos Obtenidos por transferencia de núcleos tendrían la misma información genética nuclear, distinto citoplasma y distinto
ambiente intrauterino durante la gestación; por lo tanto, se parecerían entre sí menos que los gemelos monocigóticos.
Ventajas y posibles e inconvenientes de los transgénicos vegetales u organismos genéticamente
modificados (OGM)
En cuanto a las aplicaciones en agronomía y mejora vegetal en sentido amplio, poseen tres ventajas
esenciales:
• Una gran versatilidad en la ingeniería, puesto que los genes que se incorporan al organismo huésped
pueden provenir de cualquier especie, incluyendo bacterias
• Se puede introducir un solo gen en el organismo sin que esto interfiera con el resto de los genes; de
este modo, es ideal para mejorar los caracteres monogénicos, es decir, codificados por un sólo gen,
como algunos tipos de resistencias a herbicidas.
• El proceso de modificación genética demora mucho menos que las técnicas tradicionales de
mejoramiento por cruzamiento; la diferencia es de años, en frutales, a meses.
Ventajas para los consumidores
• Producción de nuevos alimentos
• Posibilidad de incorporar características nutricionales distintas en los alimentos
• Vacunas indiscriminadas comestibles, por ejemplo: tomates con la vacuna de la hepatitis B
Ventajas para los agricultores
• Aumento de la productividad y la calidad aparente de los cultivos
• Resistencia a plagas y enfermedades conocidas; por ejemplo, por inclusión de toxinas bacterianas, como las
de Bacillus thuringiensis específicas contra determinadas familias de insectos
• Tolerancia a herbicidas, salinidad, sequías y temperaturas extremas.
• Rapidez. El proceso de modificación genética demora mucho menos que las técnicas tradicionales de mejora
por cruzamiento, que requiere varias generaciones para eliminar otros genes que se introdujeron en el
mismo cruzamiento
• Plantas como biorreactores. Las plantas crecen fácilmente y pueden generar gran cantidad de biomasa en
corto tiempo. Basándose en esa característica se está evaluando el uso de plantas transgénicas para la
producción comercial de proteínas y diversas sustancias químicas.
Jose Seijo Ramil
Ingeniería genética 2010-2011
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Ventajas para el ambiente
• Algunas variedades transgénicas han permitido una simplificación en el uso de productos químicos, como
en el caso del maíz Bt, donde el combate de plagas ya no requiere el uso de insecticidas químicos
Inconvenientes
• Resistencia a los antibióticos. Para localizar las células en que se ha incorporado y activado el gen
introducido, un método común es la introducción de genes que determinan cierta resistencia a unos
antibióticos, de modo que al añadir el antibiótico sobreviven solo las células resistentes, con el gen de
resistencia incorporado y activo, y probablemente también con el gen que se desea introducir. Dicho
método se utiliza con el fin de verificar que el gen de interés haya sido efectivamente incorporado en el
genoma del organismo huésped. Estos genes acompañantes son denominados marcadores, y no son
necesarios para el resultado final, solo simplifican el proceso para lograrlo.Se teme que la inclusión de
estos elementos en los alimentos transgénicos podría hacer que la resistencia a los antibióticos se
transmitiera a las bacterias de la flora intestinal, y de esta a organismos patógenos. No obstante, por
orden de la FAO los alimentos transgénicos comercializados deberían carecer de los mencionados genes
de resistencia.
• Posibilidad de generación de nuevas alergias
• Contaminación de variedades tradicionales
• El polen de las especies transgénicas puede fecundar a cultivos convencionales, obteniéndose híbridos y
transformando a estos cultivos en transgénicos. Este fenómeno ya ocurre con las variedades no
transgénicas hoy en día.
• Muerte de otros insectos o polinizadores
• Impacto ecológico de los cultivos
•
Pérdida de la biodiversidad
Jose Seijo Ramil
Ingeniería genética 2010-2011