La ingeniería genética es el proceso por el que mediante el uso de la tecnología del ADN recombinante (ADNr) se puede alterar la composición genética de un organismo. Esta técnica comporta la alteración directa de uno o varios genes. En CurioSfera-Ciencia.com, te explicamos qué es la ingeniería genética y sus características.
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Origen de la ingeniería genética
La ingeniería genética es una técnica que permite la manipulación directa de uno o más genes. Lo más habitual es que un gen de una especie sea introducida en el genoma de otro organismo para conseguir el fenotipo deseado. Desde hace muchísimos años, los humanos han manejado indirectamente los genomas a través del control de la reproducción, como en el caso de las razas de perro. De este modo se seleccionaba la descendencia que tuviera las características deseadas.
En 1973, los investigadores estadounidenses Herbert Boyer, Stanley Cohen y sus colegas perfeccionan las primeras técnicas de clonación y de recombinación genética de moléculas de ADN. Demuestran así que es posible intervenir directamente y con precisión en el patrimonio genético de los organismos vivos.
Esta técnica abre perspectivas biológicas, médicas, químicas e industriales prometedoras aunque controvertidas. Una vuelta hacia los orígenes de la biología molecular permite entender mejor los antecedentes de lo que se llama ingeniería genética.
En 1944, los investigadores Theodor Avery y Colin McLeod demuestran que la molécula de ADN (ácido desoxirribonucleico) sirve como soporte material para los genes, que dan origen a los caracteres hereditarios de los individuos y son el vector de transmisión de estos caracteres de generación en generación.
La base de la ingeniería genética: el ADN
La estructura del ADN se descubrió por lames Watson y Francis Crick en 1953. Demuestran que la molécula está compuesta por dos hebras enlazadas entre sí para formar una doble hélice. Cada hebra está formada de un encadenamiento de cuatro tipos de nucleótidos (pequeñas moléculas) que sólo difieren en su base: se trata de la adenina, timina, citosina o guanina.
Los nucleótidos se juntan unos con otros en la doble hélice, a semejanza de los barrotes de una escalera y según una regla rigurosa, llamada de emparejamiento de las bases: adenina-timina, timina-adenina, citosina-guanina y guanina-citosina. Los genes son secuencias de nucleótidos que forman unos segmentos más o menos largos del ADN de los cromosomas (1000 a 50000 pares de bases).
Su duplicación se desarrolla en forma muy rigurosa, pero a veces un fenómeno llamado crossing-over o cruzamiento intercromosómico, tiene lugar: provoca un intercambio de segmentos de cromosomas, lo cual causa a su vez una recombinación genética que genera en la descendencia unos rasgos que no existían en los padres.
Todas estas explicaciones tienen su importancia, pues el fin de la ingeniería genética es aislar y purificar los genes para reproducirlos en forma correcta en grandes cantidades y luego provocar recombinaciones genéticas para un crossing-over controlado in vitro.
En cuanto a la técnica de la clonación, permite producir industrialmente moléculas de interés médico, biológico o químico, pero en general presentes en estado de simples trazas en el organismo.
Aislamiento y purificación de los genes
El aislamiento y la purificación de los genes requieren una técnica muy sofisticada pues, así como destacan los biólogos, “purificar un gen a partir del ADN de un organismo es imposible un gen humano, por ejemplo, representa un cienmilésimo del ADN total de una célula humana y se distingue sólo por su secuencia de nucleótidos». Por lo tanto, el truco consiste en cortar el ADN en un gran número de pedazos, cerca de 100000, e injertar cada uno de ellos en una bacteria: ésa es la clonación bacteriana.
Luego, gracias a unos métodos específicos de selección, se ubica la bacteria que contiene el fragmento de ADN correspondiente al gen que se está buscando, para poder entonces reproducirlo a discreción. En efecto, al multiplicarse, esta bacteria transmite, en forma idéntica, la copia del segmento de ADN que contiene a su descendencia, conforme al principio de replicación del ADN.
Por otra parte, una vez aislado el gen, se puede proceder a su hibridación con otro fragmento de ADN o ARN, o aún es posible injertarlo en las células de un organismo donde esté ausente, para crear organismos llamados transgénicos, es decir, capaces de transmitir a su descendencia el gen incorporado.
Estructura y duplicación del ADN
El descubrimiento de la estructura molecular del ADN ocurrió junto con el de su proceso de duplicación y de transmisión de las informaciones genéticas.
- El ADN polimerasa: La duplicación del ADN se efectúa antes de la división celular por una enzima, el ADN polimerasa. Las hebras de ADN se separan y unos nucleótidos libres se colocan frente a cada nucleótido de cada cadena, respetando la regla de emparejamiento de las bases que prohíbe toda unión de nucleótidos no conforme.
- Copias conformes: Cada una de las hebras de ADN sirve de matriz para nuevas hebras que son su copia perfecta. Los genes son unas secuencias de nucleótidos y forman segmentos más o menos largos del ADN de los cromosomas.
- De padres a hijos: La identificación genética y el descubrimiento del modo de duplicación del ADN proporciona una explicación física de la transmisión del patrimonio genético en los seres vivos.
Para qué sirve la ingeniería genética
La ingeniería genética tiene múltiples aplicaciones. Estas manipulaciones genéticas permiten la fabricación de medicamentos y de vacunas. La primera sociedad de ingeniería genética, Genentech, fue fundada a fines de 1977, y la fabricación industrial de insulina mediante la ingeniería genética empezó en 1980.
Las manipulaciones genéticas hacen posible la elaboración de productos químicos, de fermentos y de herramientas de diagnóstico de enfermedades hereditarias, así como, de infecciones virales. Pero la aplicación más famosa y más polémica de la ingeniería genética se refiere a su uso terapéutico. Crea graves problemas de ética y de moral en lo que concierne al riesgo de modificar el genoma de la especie humana.
La preocupación es tal que en 1974, se pidió una moratoria sobre las experiencias de terapia génica y, en 1976 este tipo de experimentos fueron seriamente limitados en Estados Unidos. En 1980, el profesor Martin Cline sufrió severas sanciones por haber realizado, sin el aval de los comités de ética un experimento de terapia génica.
El aspecto jurídico de las manipulaciones genéticas
En septiembre de 1990 las autoridades estadounidenses aprueban el primer intento de terapia génica con una niña que sufre de un grave trastorno inmunológico. En diciembre del mismo año, el Comité de Ética francés se pronuncia a favor de los experimentos con esta terapia. De ahí en adelante, el injerto de un gen se asimila con un mini injerto de órgano que no modifica la identidad genética del enfermo, siempre que se aplique únicamente a las células somáticas.
La modificación deliberada del genoma de las células germinales (óvulo o espermatozoide) queda, por lo tanto, estrictamente prohibida, pues existe el riesgo de transmitirla a la descendencia y podría así corresponder a una modificación del genoma de la especie humana.
El pronunciamiento del Comité de Ética francés de diciembre de 1990
Los adelantos en los conocimientos sobre genética abren la posibilidad de actuar sobre el genoma de la célula humana con el fin de corregir una anomalía genética responsable de una enfermedad hereditaria o de introducir un gen ordenando la producción de una proteína susceptible de conferir a esta célula una acción terapéutica.
En diciembre de 1990 el Comité Consultivo de Ética emite un pronunciamiento favorable a las investigaciones en el hombre en este aspecto, bajo la reserva de respeto de las siguientes condiciones:
- Conviene limitar las posibilidades de terapia génica sólo a las células somáticas y prohibir estrictamente todo intento de modificación deliberada del genoma de las células y toda terapia génica que comporta el riesgo de tal modificación. Con este espíritu, la transferencia de genes per vectores virales en el embrión humano está prohibida per los riesgos de perjuicio de las células germinales.
- Con respecto al muy particular caso de las enfermedades hereditarias, la investigación de terapia génica tiene que ser concebida únicamente en el caso de enfermedades que resultan de una anomalía relativa a un solo gen y a que eventualmente provoquen una patología especialmente grave.
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