INGENIERÌA GENÈTICA Y SUS APLICACIONES

Grupo 310-b equipo 6

La ingeniería genética es una parte de la biotecnología que se basa en la manipulacióngenética de organismos con un propósito predeterminado, aprovechable por el hombre:se trata de aislar el gen que produce la sustancia e introducirlo en otro ser vivo que seamás sencillo de manipular. Lo que se consigue es modificar las característicashereditarias de un organismo de una forma dirigida por el hombre, alterando su materialgenético.

El ADN recombinante es aquel que tiene fragmentos de distinta procedencia.

De forma natural existen ADN recombinantes, cuando los virus insertan su ADN en el ADN de la célula huésped.

Se pensó hacer lo mismo de manera artificial en el laboratorio utilizando enzimas de restricción.

Estas enzimas, procedentes de bacterias, tienen la capacidad de reconocer una secuencia determinada de nucleótidos y las cortan por lugares concretos

Los fragmentos tienen bordes cohesivos o complementarios a otros extremos de ADN cortados con la misma enzima

Por lo tanto, es posible quitar un gen de la cadena principal y en su lugar colocar otro

De esta manera es posible introducir ADN de unos organismos en el genoma de otros. El ADN introducido se expresará como propio, fabricándose en el organismo receptor la proteína para la que codifica

Para llevar el ADN recombinante desde un donador hasta la célula receptora se utilizan los llamados vectores génicos en los que se inserta el gen a transferir.

Son fácilmente manipulables y pueden transferirse hasta la célula huésped para obtener las células transgénicas.

Los principales vectores utilizados son:

PlásmidosBacteriófagosCósmidosCromosomas artificiales de levaduras

Plásmidos: Vectores utilizados para la transmisión de genes

Bacteria

En los vectores, además del gen de interés se colocan otros genes denominados marcadores. Son genes que permiten identificar aquellas células que han incorporado el ADN del vector.

En general, estos genes dan a la célula que los contiene resistencia a antibióticos, de tal forma que si añadimos el antibiótico a una mezcla de células con y sin el ADN de interés, las que no lo tengan (y por tanto, tampoco el gen de resistencia al antibiótico), morirán

APLICACIONES DE LA INGENIERÍA GENÉTICA

Aplicaciones Médicas y Farmacéuticas.

Vacunas recombinantes

Hormonas

Terapia génica

Identificación genética. Huella dactilar genética.

Plantas Transgénicas.

Modificación genética de animales: Transgénicos y Clónicos

Aplicaciones industriales y medioambientales

Aplicaciones: ayuda a averiguar el funcionamiento de los genes y se utiliza en la secuenciación de genomas, diagnóstico de enfermedades, terapia génica, síntesis de sustancias de interés, obtención de animales y vegetales transgénicos

Es un tratamiento médico que consiste en manipular la información genética de células enfermas para corregir un defecto genético o para dotar a las células de una nueva función que les permita superar una alteración.

TERAPIA GÉNICA

Problemas de la terapia génica y de sus aplicaciones: en los últimos años, debido a la muerte de un paciente, se ha puesto en duda la seguridad de los ensayos realizados con la terapia génica. Algunos de los problemas de la terapia génica son: - Los pacientes tienen que someterse a varias sesiones de terapia génica. - La respuesta inmune reduce la eficacia de la terapia génica existe. Además, el sistema inmunitario mejora su respuesta la próxima vez que el invasor se introduzca en el organismo, por lo tanto, es difícil que esta terapia génica se pueda repetir.- Problemas con los vectores virales, ya sea porque se contaminen con sustancias químicas o porque el virus no esté inactivo. Otro problema de los vectores víricos es la respuesta inmune asociada a ellos.

Aplicaciones:- Marcado genético: se usa para mejorar el tratamiento de una determinada patología. Un ejemplo serían las pruebas de vectores para ensayos clínicos. - Terapia de enfermedades monogénicas hereditarias: Se usa en aquellas enfermedades en las que no se puede o no es efectiva el uso de la proteína deficitaria. Se proporciona el gen defectivo o que falta. - Terapia de enfermedades adquiridas: se usan distintas estrategias, como la inserción de “genes suicidas” en las células tumorales o la inserción de antígenos tumorales para potenciar la respuesta inmune.

•Los organismos genéticamente modificados (OGMs) o transgénicos, son aquellos a los cuales se les ha introducido, mediante técnicas biotecnológicas avanzadas (ingeniería genética), genes extraños de otras especies, creando seres que nunca antes han ocurrido en la naturaleza. •Por ejemplo, monos con genes de medusa para ser fluorescentes en la noche, papas con genes de pez para resistir las heladas, maíz con genes de bacteria para resistir las plagas, cerdos con genes humanos para producir órganos para transplantes, cabras con genes de araña para producir leche con telas de araña para suturas y la industria militar.

Los organismos transgénicos más comunes son aquellos cultivos de mayor importancia comercial como soya (53%), maíz (30%), algodón (12%) y canola (raps) (5%). También intentan liberar al mercado trigo y arroz trans génico.

•Cultivos resistentes a herbicidas (matamalezas) (75%). Esto permite a los agricultores aplicar herbicida para controlar las malezas sin que se muera el cultivo. Por ejemplo soya resistente al herbicida Roundup Ready (soya RR). •Cultivos resistentes a insectos que contienen un gen tóxico procedente de la bacteria Bacillus thuringiensis (por ejemplo maíz Bt) (17%), • Cultivos que tienen ambas modificaciones (8%).

PLANTAS TRANSGÉNICAS

El objetivo inicial del Proyecto Genoma Humano fue no sólo determinar los 3 mil millones de pares de bases en el genoma humano, sino también identificar todos lo genes en esta gran cantidad de datos.

GENOMA HUMANO El genoma humano comprende casi 100 mil genes localizados en 23 pares de cromosomas. El Proyecto Genoma Humano esclarecerá el catálogo completo de esos genes, su posición en los cromosomas y la función de cada uno de ellos. Cabe mencionar como una reseña histórica muy importante, que el Proyecto Genoma Humano (PGH) se inició en diciembre de 1984 durante una reunión científica convocada por el Departamento de Energía estadounidense. Su fin era evaluar si el análisis directo del DNA permitiría detectar algunas mutaciones genéticas en los supervivientes de las bombas atómicas. Después de mucha controversia entre la comunidad científica norteamericana, el PGH fue aprobado en marzo de 1988, cuando james Wyngaarden, director del Instituto Nacional de Salud de Estados Unidos, anunció la creación de la Oficina para la Investigación del Genoma Humano y nombró primer director a James Watson, que junto con Francis Crick describió en 1953 las bases moleculares del código genético. Actualmente, el PGH está muy bien cimentado y en él participan países donde se realiza investifgación científica, coordinados por la Organización Genoma Humano (HUGO, por sus siglas en inglés).

Este proyecto supone la realización de dos tipos de mapas: Mapas genéticos: Estos mapas indican la posición relativa de los diferentes genesMapas Físicos: de mayor resolución, pues muestra la secuencia de nucleótidos en la molécula de ADN que constituye el cromosoma. Se establece la situación real de los genes en los cromosomas

CÓDIGO ÉTICO Desde su concepción no fue difícil concluir que el PGH tendría implicaciones sociales, legales y éticas; por ello, se creó una oficina especial, llamada Elsi (Ethical, Legal, and Social Working Group), cuya función es analizar dichas cuestiones. Desde el punto de vista bioético, son tres las categorías más controvertidas: • ¿quién controlará y diseminará la información genética de los diferentes individuos y poblaciones? Las implicaciones directas son obvias en los casos de personas portadoras asintomáticas de enfermedades hereditarias que buscan trabajo o que solicitan seguros de vida o médicos. • Si se tiene la capacidad de modificar las características genéticas aparentes y no aparentes de los individuos, ¿qué manipulaciones deben permitirse y cuáles prohibirse?. • ¿Cómo cambiará esta información nuestra vida y nuestro modo de verla? Antes de este panorama, podemos mencionar que la directiva del Hugo-Elsi ha propuesto el siguiente código ético: Reconocer que el genoma humano es patrimonio de toda la humanidad.Aceptar las normas internacionales de los derechos del hombre.Respetar los valores, tradiciones, cultura e integridad de losparticipantes en los proyectos de investigación. Defender la dignidad y la libertad humanas. Además de los principios enunciados, la Hugo-Elsi recomienda a los científicos involucrados en el PGH la máxima honestidad e imparcialidad en sus investigaciones y una comunicación permanente con sus colegas y con todos los grupos participantes.

TIPOS DE CLONACIÓN Tipos de clonación según el método 1.Partición (fisión) de embriones tempranos: analogía con la gemelación natural. Los individuos son muy semejantes entre sí, pero diferentes a sus padres. Es preferible emplear la expresión gemelación artificial, y no debe considerarse como clonación en sentido estricto. 2.Paraclonación: transferencia de núcleos procedentes de blastómeros embrionarios o de células fetales en cultivo a óvulos no fecundados enucleados y a veces, a zigotos enucleados. El “progenitor” de los clones es el embrión o feto. 3.Clonación verdadera: transferencia de núcleos de células de individuos ya nacidos a óvulos o zigotos enucleados. Se originan individuos casi idénticos entre sí (salvo mutaciones somáticas) y muy parecidos al donante (del que se diferencian en mutaciones somáticas y en el genoma mitocondrial, que procede del óvulo receptor). Paraclonación: por transferencia de núcleos de células embrionarias o fetales Los núcleos pueden proceder de: Blastómeros de embrión preimplantatorio: las células de la masa celular interna como las del trofectodermo son totipotentes. Células embrionarias o fetales de un cultivo primario o de un cultivo celular. Estos núcleos se transfieren a un óvulo enucleado o a un zigoto al que se le hayan eliminado los pronúcleos. Este óvulo receptor aporta mitocondrias, y en el caso del zigoto, algo del espermatozoide. El resultado: individuos casi idénticos entre sí, pero diferentes de los progenitores del embrión que aportó el núcleo transferido. Se pierde una generación, ya que el embrión donante del núcleo se destruye.

Clonación (en sentido estricto): por transferencia de núcleos de células de individuos nacidos. El núcleo procede de individuo nacido. Se transfiere a óvulo o zigoto enucleados, y el embrión se implanta en útero. El resultado: individuos casi idénticos entre sí y casi idénticos a su progenitor (donante del núcleo).

Reproducción Asistida y Clonación

Procedimientos de reproducción asistida:

1) Inseminación artificial

Reproducción Asistida y Clonación

Procedimientos de reproducción asistida:

1) Fecundación in vitro:

CLONACIÓN Clonación de células aisladas o tejidos

(clonación terapeutica)

La clonación de la oveja Dolly

En humanos, la clonación verdadera podría tener dos usos diferentes: Clonación reproductiva: tal como se describe arriba, para crear un individuo clónico. Posibles situaciones: Como técnica de reproducción asistida excepcional, no convencional.Qué riesgos podría tener?Datos sobre la “edad celular”Otros efectos (cáncer?).¿Solucionar cuestiones de seguridad?

Aplicaciones:1. Obtención de animales que

contengan y produzcan proteínas de interés médico.

2. Mejora controlada del ganado

3. Recuperación de especies extintas o en peligro de extinción.

Inconvenientes:• Éxito de clonación muy bajo

• Individuos clonados con problemas

Más que prohibir o eliminar la clonación de seres humanos, la sociedad debería promover el uso razonado de la técnica. Ningún científico ni ninguna pareja debería involucrarse en este proceso de reproducción genética sin un conocimiento profundo de sus acciones, para ello, la firma de consentimientos informados muy detallados sería obligatoria. Igualmente para evitar la clonación de humanos, la pareja que inicie el proceso de clonación debería comprometerse legalmente a ser también la que críe a la criatura.