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Biotecnología<br />
La palabra "biotecnología" es el resultado de la unión de otras dos: "biología" y<br />
"tecnología". Y es que la biotecnología es exactamente eso: tecnología biológica.<br />
Si te paras a pensarlo, los seres vivos pueden ser considerados maquinarias<br />
biológicas. Utilizamos maquinaria biológica en forma de moléculas para movernos,<br />
obtener energía de lo que comemos, respirar, pensar... Pero ¿y si pudiéramos<br />
utilizar esa maquinaria para resolver problemas de nuestra vida cotidiana?<br />
La biotecnología consiste precisamente en la utilización de la maquinaria biológica<br />
de otros seres vivos de forma que resulte en un beneficio para el ser humano, ya<br />
sea porque se obtiene un producto valioso o porque se mejora un procedimiento<br />
industrial. Mediante la biotecnología, los científicos buscan formas de aprovechar<br />
la "tecnología biológica" de los seres vivos para generar alimentos más<br />
saludables, mejores medicamentos, materiales más resistentes o menos<br />
contaminantes, cultivos más productivos, fuentes de energía renovables e incluso<br />
sistemas para eliminar la contaminación.<br />
La Biotecnología está presente en la Medicina y en la Salud animal, participando<br />
tanto en el diagnóstico como en el tratamiento de enfermedades. Con la<br />
Biotecnología cambia el concepto de la Salud, dirigiéndonos hacia una medicina<br />
cada vez más personalizada. Esto significa que podemos tener tratamientos
“hechos a medida” para nosotros, así nos curan de forma más eficaz. Cada vez<br />
más medicamentos en nuestro hogar son de origen biotecnológico.<br />
Pero ¿cuándo empezó la Biotecnología en la Medicina? A partir del<br />
descubrimiento del ADN por Watson y Crick, se empezó a desarrollar lo que se<br />
llama Biología Molecular, que ha permitido descubrir genes, determinar su función<br />
en el organismo y estudiar su participación en el desarrollo de enfermedades. Así,<br />
la secuenciación del Genoma Humano ha marcado un antes y un después en la<br />
historia de la medicina al permitir el estudio de las bases genéticas de las<br />
enfermedades (el 80% de las enfermedades adultas tienen una base genética con<br />
influencia de factores ambientales y existen miles de genes relacionados con el<br />
desarrollo de enfermedades). De hecho, la investigación de genes y proteínas<br />
(genómica y proteómica), la ingeniería genética y sus aplicaciones han permitido<br />
el desarrollo de nuevas herramientas que están revolucionando la prevención, el<br />
diagnóstico, el tratamiento y la curación de enfermedades.<br />
La biotecnología de la salud se aplica en la actualidad al diagnóstico molecular<br />
para la detección de infecciones y enfermedades de origen genético. También se<br />
utiliza para el desarrollo de nuevos fármacos, diseñando y produciendo nuevas<br />
proteínas que pueden utilizarse para tratar un gran número de enfermedades<br />
como infecciones, diabetes, enfermedades cardiovasculares e incluso el cáncer.
Dentro de este apartado va cobrando cada vez mayor importancia la denominada<br />
“medicina personalizada” que consiste en el estudio de la respuesta de cada<br />
paciente a los fármacos, basándose en su perfil genético.<br />
TIPOS DE BIOTECNOLOGÍA<br />
La biotecnología roja agrupa todos aquellos usos de la biotecnología<br />
relacionados con la medicina. La biotecnología roja incluye la obtención de<br />
vacunas y antibióticos, el desarrollo de nuevos fármacos, técnicas moleculares de<br />
diagnóstico, las terapias re generativas y el desarrollo de la ingeniería genética<br />
para curar enfermedades a través de la manipulación genética.<br />
La biotecnología blanca engloba a todos aquellos usos de la biotecnología<br />
relacionados con los procesos industriales. Por esta razón, la biotecnología blanca<br />
es también conocida como biotecnología industrial. La biotecnología blanca presta<br />
especial atención al diseño de procesos y productos que consuman menos<br />
recursos que los tradicionales, haciéndolos energética mente más eficientes o<br />
menos contaminantes.<br />
La biotecnología gris está constituida por todas aquellas aplicaciones directas de<br />
la biotecnología al medio ambiente. Podemos subdividir dichas aplicaciones en<br />
dos grandes ramas de actividad: el mantenimiento de la biodiversidad y la<br />
eliminación de contaminantes.<br />
La biotecnología verde se centra en la agricultura como campo de explotación.<br />
Las aproximaciones y usos biotecnológicos verdes incluyen la creación de nuevas<br />
variedades de plantas de interés agropecuario, la producción de biofertilizantes y<br />
biopesticidas, el cultivo in vitro y la clonación de vegetales.<br />
La biotecnología azul se basa en la explotación de los recursos del mar para la<br />
generación de productos y aplicaciones de interés industrial.
La ingeniería genética<br />
Cuando los científicos comprendieron la estructura de los genes y cómo la<br />
información que portaban se traducía en funciones o características, comenzaron<br />
a buscar la forma de aislarlos, analizarlos, modificarlos y hasta de transferirlos de<br />
un organismo a otro para conferirle una nueva característica. Justamente, de eso<br />
se trata la ingeniería genética, un conjunto de metodologías que permite transferir<br />
genes de un organismo a otro. Como consecuencia, la ingeniería genética sirve<br />
para clonar fragmentos de ADN y para expresar genes (producir las proteínas para<br />
las cuales estos genes codifican) en organismos diferentes al de origen. Así, es<br />
posible no sólo obtener las proteínas recombinantes de interés sino también<br />
mejorar cultivos y animales. Hasta el momento se ha utilizado la ingeniería<br />
genética para producir, por ejemplo:<br />
· Vacunas, como la de la hepatitis B<br />
· Fármacos, como la insulina y la hormona del crecimiento humano<br />
· Enzimas para disolver manchas, como las que se usan en los detergentes<br />
en polvo<br />
· Enzimas para la industria alimenticia, como las empleadas en la<br />
elaboración del queso y en la obtención de jugos de fruta.<br />
· Plantas resistentes a enfermedades y herbicidas.<br />
El desarrollo de la ingeniería genética (también llamada metodología del ADN<br />
recombinante) fue posible gracias al descubrimiento de las enzimas de restricción<br />
y de los plásmidos. Las enzimas de restricción reconocen secuencias<br />
determinadas en el ADN. De esta manera, conociendo la secuencia de un<br />
fragmento de ADN es posible aislarlo del genoma original para insertarlo en otra<br />
molécula de ADN. Hay muchas enzimas de restricción obtenidas a partir de<br />
bacterias y que sirven como herramientas para la ingeniería genética. Las enzimas<br />
de restricción reconocen secuencias de 4, 6 o más bases y cortan generando<br />
extremos romos o extremos cohesivos. Estos extremos, generados en diferentes<br />
moléculas de ADN, pueden sellarse con la enzima ADN ligasa y generar así una<br />
molécula de ADN nueva, denominada recombinante.<br />
Los plásmidos son moléculas de ADN circulares, originalmente aisladas de<br />
bacterias y que pueden extraerse de las mismas e incorporarse a otras, a través<br />
del proceso de transformación. Los plásmidos fueron modificados por los<br />
investigadores para ser empleados como “vectores”. Así, el gen de interés puede<br />
insertarse en el plásmido-vector e incorporarse a una nueva célula. Para<br />
seleccionar las células (bacterias o células animales o vegetales) que recibieron el<br />
plásmido, éste lleva, además del gen de interés (por ej., el gen de la insulina<br />
humana), un gen marcador de selección (por. ej., de resistencia a un antibiótico),<br />
que le otorga a la célula que lo lleva la capacidad de sobrevivir en un medio de<br />
cultivo selectivo (medio con antibiótico, en este ejemplo). Las células que<br />
sobreviven se dividen y generan colonias, formadas por bacterias idénticas. Estas
acterias se denominan recombinantes o genéticamente modificadas. El plásmido<br />
recombinante puede aislarse de estas colonias y transferirse a otras células.<br />
Por esta metodología es posible introducir genes de interés en todo tipo de<br />
células, empleando los vectores y las técnicas propias de cada sistema. Podemos<br />
entonces generalizar los pasos de la ingeniería genética de la siguiente manera:<br />
1. Identificar un carácter deseable en el organismo de origen.<br />
2. Encontrar el gen responsable del carácter deseado (gen de interés).<br />
3. Combinar dicho gen con otros elementos necesarios (vector) para que éste<br />
sea funcional en el organismo receptor.<br />
4. Transferir el gen de interés, previamente introducido en el vector adecuado,<br />
al organismo receptor.<br />
5. Crecer y reproducir el organismo receptor, ahora modificado genéticamente.<br />
Por ejemplo, para el caso de la transferencia de un gen insecticida de una bacteria<br />
al maíz:<br />
1. Identificar la característica “resistencia a insectos” en el organismo de origen,<br />
la bacteria del suelo Bacillus thuringiensis.<br />
2. Encontrar al gen que lleva las instrucciones para esta característica.<br />
3. Combinar este gen con otros elementos genéticos para que sea funcional<br />
ahora en una planta (ligarlo a un vector).<br />
4. Transferir este gen a células de maíz (organismo receptor).<br />
5. Identificar las células de maíz que recibieron el gen (células transformadas) y<br />
regenerar, a partir de estas células, una planta adulta.
La Clonacion.<br />
¿Qué es la clonación?<br />
El término clonación describe una variedad de procesos que pueden usarse para<br />
producir copias genéticamente idénticas de un ente biológico. El material copiado,<br />
que tiene la misma composición genética que el original, se conoce como clon.<br />
Los investigadores han clonado una gran variedad de materiales biológicos, entre<br />
ellos genes, células, tejidos e incluso organismos enteros, tales como una oveja.<br />
¿Se encuentran alguna vez los clones en la naturaleza?<br />
Sí. En la naturaleza, algunas plantas y organismos unicelulares, tales como<br />
las bacterias, producen descendientes genéticamente idénticos a través de un<br />
proceso llamado reproducción asexual. En la reproducción asexual, un nuevo<br />
individuo se genera de una copia de una sola célula del organismo progenitor.<br />
Los clones naturales, también conocidos como gemelos idénticos, se presentan en<br />
los seres humanos y en otros mamíferos. Estos gemelos se producen cuando un<br />
óvulo fecundado se divide, creando dos o más embriones que llevan un ADN casi<br />
idéntico. Los gemelos idénticos tienen casi la misma composición genética el uno<br />
y el otro, pero son genéticamente distintos de cualquiera de los padres.<br />
¿Cuáles son los tipos de clonación artificial?<br />
Hay tres tipos distintos de clonación artificial: clonación génica, clonación<br />
reproductiva y clonación terapéutica.
La clonación génica produce copias de genes o segmentos de ADN. La clonación<br />
reproductiva produce copias de animales enteros. La clonación terapéutica<br />
produce células madre embrionarias para experimentos dirigidos a crear tejidos<br />
para reemplazar tejidos lesionados o afectados.<br />
La clonación génica, también conocida como clonación de ADN, es un proceso<br />
muy distinto de la clonación reproductiva y terapéutica. La clonación reproductiva y<br />
terapéutica comparte muchas de las mismas técnicas, pero se llevan a cabo para<br />
distintos fines.<br />
¿Cómo se clonan los genes?<br />
Los investigadores usan rutinariamente técnicas de clonación para producir copias<br />
de genes que quieren estudiar. El procedimiento consiste en insertar un gen de un<br />
organismo, a menudo denominado "ADN exógeno", en el material genético de un<br />
portador denominado vector. Algunos ejemplos de vectores incluyen bacterias,<br />
células de levadura, virus o plásmidos, que son pequeños círculos de ADN<br />
transportados por bacterias. Una vez que se ha insertado el gen, el vector se pone<br />
bajo condiciones de laboratorio que promueven su multiplicación, lo cual hace que<br />
el gen se copie muchas veces.<br />
¿Cómo se clonan los animales?<br />
En la clonación reproductiva, los investigadores extraen una célula<br />
somática madura, tal como una célula de la piel, de un animal que se desee<br />
copiar. Luego, transfieren el ADN de la célula somática del animal donante a un<br />
óvulo, u ovocito, al que se le ha extraído su propio núcleo que contiene ADN.<br />
Los investigadores pueden incorporar el ADN de la célula somática al óvulo vacío<br />
de dos maneras distintas. En el primer método, extraen el núcleo que contiene el<br />
ADN de la célula somática con una aguja y lo inyectan en un óvulo vacío. En el<br />
segundo método, usan una corriente eléctrica para unir la célula somática entera<br />
al óvulo vacío.
En ambos procesos, se deja que el óvulo se desarrolle para convertirse en un<br />
embrión en las primeras etapas en el tubo de ensayo, y luego se implanta en el<br />
vientre de un animal hembra adulta.<br />
Al final, la hembra adulta da a luz a un animal que tiene la misma composición<br />
genética que el animal que donó la célula somática. A esta cría se le conoce como<br />
clon. La clonación reproductiva podría requerir el uso de una madre sustituta para<br />
hacer posible el desarrollo del embrión clonado, tal como fue el caso del más<br />
famoso organismo clonado, la oveja Dolly.<br />
¿Qué animales han sido clonados?<br />
En los últimos 50 años, los científicos han realizado experimentos de clonación en<br />
una gran variedad de animales usando una diversidad de técnicas. En 1979, los<br />
investigadores produjeron los primeros ratones genéticamente idénticos al dividir<br />
embriones murinos en el tubo de ensayo y luego al implantar los embriones<br />
resultantes en los vientres de ratonas adultas. Poco tiempo después, los<br />
investigadores produjeron las primeras vacas, ovejas y pollos genéticamente<br />
idénticos al transferir el núcleo de una célula tomada de un embrión en las<br />
primeras etapas a un óvulo al que se le había quitado su núcleo.<br />
Sin embargo, no fue sino hasta 1996, que los investigadores tuvieron éxito en<br />
clonar al primer mamífero de una célula (somática) madura tomada de un animal<br />
adulto. Después de 276 intentos, investigadores escoceses finalmente produjeron<br />
a Dolly, el cordero de una célula de la ubre de una oveja de seis años. Dos años<br />
después, investigadores en Japón clonaron a ocho terneros de una sola vaca,<br />
pero sólo sobrevivieron cuatro.<br />
Además de ganado vacuno y ovejas, otros mamíferos que han sido clonados de<br />
células somáticas incluyen: gato, venado, perro, caballo, mula, buey, conejo y rata.<br />
Además, se ha clonado un macaco de la India mediante la división de un embrión.
¿Se han clonado seres humanos?<br />
A pesar de varias afirmaciones de gran divulgación, la clonación de seres<br />
humanos todavía parece ser ficción. Actualmente no hay pruebas científicas<br />
sólidas de que alguien haya clonado embriones humanos.<br />
En 1998, científicos en Corea del Sur afirmaron haber clonado exitosamente un<br />
embrión humano, pero dijeron que el experimento había sido interrumpido en una<br />
de las etapas iniciales cuando el clon era tan sólo un grupo de cuatro células. En<br />
el 2002, Clonaid, parte de un grupo religioso que cree que los seres humanos<br />
fueron creados por extraterrestres, dio una rueda de prensa para anunciar el<br />
nacimiento de lo que afirmaban ser el primer ser humano clonado, una niña<br />
llamada Eva. No obstante, a pesar de reiteradas solicitudes por parte de la<br />
comunidad de investigación y los medios de comunicación, Clonaid nunca<br />
presentó ninguna prueba para confirmar la existencia de este clon ni de los otros<br />
12 clones humanos que supuestamente creó.<br />
En el 2004, un grupo dirigido por Woo-Suk Hwang de la Seoul National<br />
University en Corea del Sur publicó un artículo en la revista Science en el que<br />
afirmaba haber creado un embrión humano clonado en un tubo de ensayo. Sin<br />
embargo, posteriormente, un comité científico independiente no encontró ninguna<br />
prueba para respaldar dicha afirmación y, en enero de 2006, la<br />
revista Science anunció que el artículo de Hwang había sido retractado.<br />
Desde una perspectiva técnica, la clonación de seres humanos y otros primates es<br />
más difícil que la de otros mamíferos. Otro motivo es que las dos proteínas<br />
esenciales para la división celular, conocidas como proteínas fusiformes, están<br />
ubicadas muy próximas a los cromosomas en los óvulos primates. Por<br />
consecuencia, la extracción del núcleo del óvulo para hacer espacio para el núcleo<br />
del donante también elimina las proteínas fusiformes, interfiriendo así con la<br />
división celular. En otros mamíferos, tales como gatos, conejos y ratones, las dos<br />
proteínas fusiformes están extendidas por todo el óvulo. Por lo tanto, la extracción<br />
del núcleo del óvulo no resulta en la pérdida de las proteínas fusiformes. Además,<br />
algunos tintes y la luz ultravioleta utilizados para sacar el núcleo del óvulo pueden<br />
dañar a la célula primate e impedir su desarrollo.
La Clonacion de la oveja “Dolly”.<br />
Dolly la oveja, como primer mamífero en ser clonado de una célula adulta, es de<br />
sobra el clon más famoso del mundo. No obstante, la clonación ha existido en la<br />
naturaleza desde los albores de la vida. Desde las bacterias asexuales a las 'aves<br />
vírgenes' en pulgones, los clones nos rodean y no son, en esencia, distintos de<br />
otros organismos. Un clon posee la misma secuencia de ADN que su progenitor y,<br />
por lo tanto, son genéticamente idénticos.<br />
Antes de Dolly, ya se habían producido varios clones en el laboratorio,<br />
incluidos sapos, ratones y vacas que se clonaron de una célula adulta. Este fue el<br />
mayor logro científico ya que demostró que el ADN de células adultas, a pesar de<br />
haberse especializado en un solo tipo de célula, puede usarse para crear un<br />
organismo entero.<br />
Cómo se clonó Dolly<br />
La clonación animal a partir de una célula adulta es mucho más difícil que de una<br />
célula embrionaria. Así pues, cuando los investigadores del Instituto Roslin de<br />
Escocia crearon a Dolly, único cordero nacido después de 277 intentos, fue una<br />
notícia de gran importancia en todo el mundo.<br />
Para fabricar a Dolly, los investigadores usaron una célula de ubre de una oveja<br />
blanca de la raza Finn Dorset de seis años de edad. Tuvieron que encontrar un<br />
modo de 'reprogramar' las células de ubre para mantenerlas vivas sin que<br />
crecieran. Lo consiguieron alterando su medio de crecimiento (la 'sopa' en la que<br />
las células se mantenían vivas). Entonces inyectaron la célula en un óvulo no<br />
fecundado al cual se le había eliminado el núcleo, e hicieron que las células se<br />
fusionaran mediante pulsos eléctricos. El óvulo no fertilizado provino de una oveja<br />
hembra escocesa de cara negra. Cuando el equipo de investigación consiguió que<br />
se fusionaran el núcleo de la oveja blanca adulta con el óvulo de la oveja de cara<br />
negra, tuvieron que asegurarse que la célula resultante se desarrollaría como<br />
embrión. Realizaron un cultivo de esta célula durante seis o siete días para ver si<br />
se dividía y desarrollaba con normalidad, antes de implantarla a una madre de<br />
alquiler, otra oveja hembra escocesa de cara negra. Dolly salió con la cara blanca.<br />
De 277 fusiones celulares, se desarrollaron 29 embriones tempranos que se<br />
implantaron a 13 madres de alquiler, pero solamente un embarazo llegó a término<br />
y el cordero de raza Finn Dorset 6LLS de 6.6 kg (alias Dolly) nació después de<br />
148 días.
¿Qué le pasó a Dolly?<br />
Dolly vivió una existencia llena de mimos en el Instituto Roslin. Se apareó y<br />
produjo crías normales de forma natural. De este modo se demostró que este tipo<br />
de animales clonados pueden reproducirse. Nació el 5 de julio de 1996 y se le<br />
practicó la eutanasia el 14 de febrero de 2003, a la edad de seis años y medio.<br />
Las ovejas pueden vivir hasta la edad de 11 o 12 años, pero Dolly sufría artritis en<br />
una articulación de una pata trasera y adenomatosis pulmonar ovejuna, un virus<br />
que induce la aparición de tumor pulmonar y que es frecuente en ovejas criadas<br />
en el exterior.<br />
El ADN del núcleo se empaqueta en forma de cromosomas, que se acortan cada<br />
vez que la célula se replica. Esto significa que los cromosomas de Dolly eran un<br />
poco más pequeños que los de otras ovejas de su edad y su envejecimiento<br />
temprano podría explicarse por el hecho de que se desarrolló del núcleo de una<br />
oveja de 6 años de edad. Dolly tampoco era del todo idéntica a su madre genética<br />
porque las mitocondrias, que son las plantas de producción de energía que se<br />
mantienen fuera del núcleo, las heredó de la madre donadora de óvulos.<br />
¿Por qué clonar una oveja?<br />
La oveja Dolly se creó en el Instituto Roslin como parte de una investigación para<br />
producir medicamentos en la leche de animales de granja. Los investigadores han<br />
conseguido transferir genes humanos que producen proteínas útiles en ovejas y<br />
vacas, de forma que puedan producir, por ejemplo, el agente anticoagulante IX<br />
para tratar la hemofilia o la alfa-1-antitripsina para tratar la fibrosis quística y otras<br />
enfermedades pulmonares. Insertar estos genes en el interior de animales es un<br />
proceso difícil y laborioso; la clonación permite a los investigadores realizarlo<br />
únicamente una vez y clonar el animal transgénico resultante, para desarrollar<br />
crías de reserva.
El desarrollo de la tecnología de la clonación desencadenó nuevas formas de<br />
producir medicamentos y está mejorando nuestra comprensión del desarrollo y la<br />
genética.<br />
Desde Dolly<br />
Desde 1996, cuando Dolly nació, otras ovejas han sido clonadas a partir de<br />
células adultas para producir gatos, conejos, cavallos, burros, cerdos, cabras y<br />
vacas. En el año 2004 se clonó un ratón usando el núcleo de una neurona olfativa,<br />
lo que demostró que el núcleo del donador puede provenir de cualquier tejido del<br />
cuerpo que habitualmente no se divida.<br />
El perfeccionamiento de esta técnica ha significado que la clonación de animales<br />
está resultando más barata y más fiable. Esto ha creado un mercado de servicios<br />
comerciales que ofrecen animales domesticos clonados o cría de ganado de élite,<br />
pero todavía llevan una etiqueta de precio que indica 100.000 dólares.<br />
Los avances realizados a través de la clonación de animales ha permitido el<br />
desarrollo de un posible nuevo tratamiento para prevenir las enfermedades<br />
mitocondriales en humanos que se transmiten de la madre al bebé. Alrededor de 1<br />
entre 6.000 personas nace con mitocondrias defectuosas, lo que puede llevar al<br />
desarrollo de enfermedades como la distrofia muscular. Para prevenir esto, el<br />
material genético del embrión se extrae y se coloca en un óvulo donado por otra<br />
mujer que contiene mitocondrias funcionales. Se trata del mismo proceso que se<br />
usa para la clonación de células embrionarias en animales. Sin esta intervención,<br />
existe la seguridad de que las mitocondrias defectuosas pasarán a la siguiente<br />
generación.<br />
En la actualidad no está permitido el uso de este tratamiento en humanos. No<br />
obstante, el Human Fertilization & Embriology Authority del Reino Unido ha<br />
informado que existe apoyo público generalizado para que se legalize la terapia y<br />
hacerla así disponible para los pacientes.