INTRODUCCION

Todo organismo, aún el más simple, contiene una enorme cantidad de

información. Esa información le permite tener características que lo diferencien

de otros individuos. Como se sabe, todas esas características están ubicadas en

un conjunto de moléculas orgánicas de gran tamaño llamadas ácidos nucleicos.

En cada una de las células de un organismo encontramos dos moléculas de

este tipo: el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN).

Ambos tienen propiedades y funciones muy diferentes en la maquinaria de la

vida. Pero es el ADN el que lleva la batuta de la transmisión de información

genética de los padres a los hijos, llamada herencia.

La genética es la rama de la biología encargada del estudio de la

herencia. Luego de los estudios hechos por el Padre de la genética, Gregor

Mendel, en esta rama de la biología se desarrollaron técnicas que darían lugar a

lo que hoy día se conoce como ingeniería genética y nueva biotecnología. Con

estas técnicas se han podido desarrollar una diversidad de investigaciones de

notable importancia médica, farmacéutica, agrícola y ecológica.

En el 1917 se utilizó, por primera vez, el termino Biotecnología. Ésta se

define como un conjunto de técnicas que utilizan organismos vivos o genes de

éstos, para producir o modificar un producto. Dentro de la biotecnología

incluimos la ingeniería genética. Desde principios de siglo XX, la ingeniería

genética ha experimentado notables avances en la manipulación y el control de

la herencia. Uno de los principales descubrimientos en este campo ha sido la

técnica del ADN recombinante o ADNr, la cual ha permitido un notable avance

en diferentes campos de aplicación de la ciencia.

Este trabajo se concentrará en la importancia y aplicaciones de este

método por medio de una exhaustiva investigación bibliográfica, con el objetivo

de lograr un aprendizaje verdaderamente significativo acerca de los

agigantados pasos con que avanza la ciencia en nuestros días.

DESARROLLO

El ácido desoxirribonucleico es una macromolécula orgánica compuesta

por dos cadenas de polinucleótidos enrolladas en forma de doble hélice (más o

menos como un colocho). Esta molécula se encuentra principalmente en los

núcleos de las células y tiene la función de regular todo lo que pasa en la célula

y mantener las características hereditarias del ser vivo.

El ADN está conformado por nucleótidos que a su vez tienen tres

componentes principales: un grupo fosfato, un azúcar (desoxirribosa, de seis

carbonos y una base nitrogenada, que puede ser cualquiera de las siguientes

cuatro sustancias: adenina, guanina, citosina y timina. Estas bases tienen unas

reglas de combinación que solo permiten la unión de la adenina con la timina y

la guanina con la citosina. Sin embargo, estas dos combinaciones dan lugar

como en un alfabeto, o mejor dicho, como en la clave morse; a una increíble

cantidad de información, la cual incluso permite que una bacteria sea tan

diferente de una planta o un mamífero.

El ADN a su vez tiende a enrollarse formando estructuras llamadas

cromosomas, en unión con proteínas y alguna cantidad de ARN. Estos

cromosomas están divididos en unidades llamadas genes, las cuales se

encargan de la codificación de las características de los seres vivos. Los

defectos de los genes pueden causar malfuncionamientos en el metabolismo

del cuerpo, y es el origen de muchas enfermedades genéticas. Como es posible

deducir de lo anteriormente expuesto, un control sobre la transmisión de la

información genética nos permitiría la erradicación de una gran variedad de

enfermedades que tienen origen genético. Es por este supuesto que, a nivel

mundial, la comunidad científica ha sido partícipe del desarrollo de una rama de

la biotecnología conocida como ingeniería genética.

La ingeniería genética puede definirse como "La manipulación deliberada

de la información genética". Con el descubrimiento de la composición del

material genético, en 1953, nace la biología molecular y con ello se inicia una

nueva etapa en la historia de la biología. El año de 1970 marca otra etapa

importante: el comienzo de la manipulación enzimática del material genético, y

por consiguiente, la aparición de la ingeniería genética molecular. En la

ingeniería genética se busca el conocimiento de lo que significa cada uno de los

genes en el mapa genético.

La manipulación de genes a través de la ingeniera genética tiene un gran

campo de acción. En las plantas ofrece la posibilidad de variar la expresión de

genes específicos, que son importantes para un cierto proceso metabólico.

Además, es posible aumentar o disminuir la manifestación de un determinado

gen dependiendo de la necesidad. También es posible tomar una molécula de

ADN de un organismo, sea un virus, una planta o una bacteria y llevarla al

laboratorio para manipularla y ponerla de nuevo dentro de otro organismo. Por

ejemplo, el gen para la insulina, que por lo general, sólo se encuentra en los

animales superiores, se puede ahora introducir en células bacterianas mediante

un plásmido o vector. Después, la bacteria puede reproducirse en grandes

cantidades constituyendo una fuente abundante de la llamada insulina

recombinante a un precio relativamente bajo. La producción de insulina

recombinante no depende, entonces, del variable suministro pancreático

animal. Otros usos de la ingeniería genética son el aumento de la resistencia de

los cultivos a enfermedades, la producción de compuestos farmacéuticos en la

leche de los animales, la elaboración de vacunas, y la alteración de las

características del ganado.

Existen muchos métodos para lograr todos estos avances como la

transferencia de genes, ADN recombinante, activadores genéticos, clonación,

hibridizaciones, electroforesis, reacción en cadena de la polimerasa entre otros.

En el pasado se utilizaban en forma inconsciente los sistemas biológicos,

pero hoy en día, no solamente se selecciona uno de esos sistemas, sino que se

diseñan teniendo en mente la posibilidad de manejar la información genética e

incorporarle la de otros organismos.

Este trabajo se concentrará en uno de los sistemas más usados a nivel

mundial: el ADN recombinante. Con este nombre se conoce a una gran

variedad de técnicas que los biólogos moleculares utilizan para manipular las

moléculas de ADN uniendo segmentos de ADN en un lugar fuera de la célula u

organismo, para luego introducirla en una célula y hacerla replicarse allí, por sí

misma, o después de haberse integrado en un cromosoma celular.

ADN recombinante es una molécula que proviene de la unión artificial de

dos fragmentos de ADN. Por lo tanto, la tecnología de ADN recombinante es el

conjunto de técnicas que permiten aislar un gen de un organismo, para su

posterior manipulación e inserción en otro diferente. De esta manera podemos

hacer que un organismo (animal, vegetal, bacteria, hongo) o un virus produzca

una proteína que le sea totalmente extraña.

El proceso para llevar a este método tiene lugar en los laboratorios,

donde por lo general se sigue el siguiente:

1. OBTENENCIÓN EL ADN PASAJERO. Este ADN contiene el gen deseado.

2. PREPARACIÓN DEL ADN PASAJERO. A los dos extremos del fragmento de

ADN pasajero se les coloca la secuencia de nucleótidos que reconocen la

enzima de restricción (esta es una proteína que sabe dónde debe cortar

una cadena de nucléotidos, para obtener una secuencia específica).

3. UNIÓN DEL ADN PASAJERO AL PLÁSMIDO O VECTOR. Para esto el

plásmido, que es una molécula circular de ADN extra cromosómico

(distinta del genoma bacterial) y tiene la capacidad de reproducirse

autónomamente, debe tener una secuencia que reconozca la enzima de

restricción que estamos usando. Se abre el plásmido con esta enzima y se

le añade el ADN pasajero. Por la complementariedad de las bases

nitrogenadas del ADN los extremos de uno se unirán al otro. El resultado

es una molécula de ADN recombinante.

4. TRANSFORMACIÓN. Las moléculas recombinantes son introducidas a la

célula huésped. Esto puede hacerse con un choque de temperatura o

utilizando una pistola genética o por microinyección.

5. IDENTIFICACIÓN DE LAS CÉLULA CON EL ADN RECOMBINANTE. Muchos

de estos plásmidos poseen genes que otorgan resistencia a los

antibióticos. Las bacterias suelen crecer en un medio de cultivo con

antibióticos. De esta forma las células transformadas (que poseen el

plásmido con el ADN recombinante) son las que sobreviven. Las que no

poseen el plásmido modificado genéticamente mueren en presencia del

antibiótico. 1

6. SEPARACIÓN. La colonia de células que contienen el gen de interés es

escogida o separada del resto de las células, para que pueda

multiplicarse.

7. RECUPERACIÓN: El ADN pasajero ha provocado que se produzca la

sustancia deseada, así que se matan las células, se rompen sus

membranas y se extrae la sustancia.

8. PURIFICACIÓN. Se eliminan los residuos celulares que podrían venir con

la sustancia deseada, como proteínas, ADN, membranas, entre otras; para

luego producir los preparados químicos finales con que se hará una

vacuna, una medicina, o el producto final que se deseaba obtener para su

uso o venta.

¿Pero qué nos permite el ADN recombinante? Nos permite obtener

muchas sustancias que tienen su origen en códigos genéticos específicos, en

cantidades comerciales y a un bajo costo, utilizando individuos de una esecie

no habituada a la elaboración de tal producto. Algunos ejemplos de su uso

son:

1 Los plásmidos llevan consigo genes que transmiten particularidades fenotípicas a las

bacterias que los contienen, como la resistencia a los antibióticos. El plásmido pBR 322

es el más ampliamente usado, es de pequeñas dimensiones y lleva los genes para la

resistencia a los antibióticos ampicilina (amp) y tetraciclina (tet).

• La utilización de las bacterias de Escherichia Coli en la obtención de

Somatotropina Bovina, una hormona producida en la glándula

pituitaria de las vacas que alarga el período de producción máxima

de leche en las reses, estimulando la producción de leche desde

tres hasta seis litros, si se sigue un ciclo de inyecciones

subcutáneas.

• La obtención de la insulina recombinante en forma masiva y más

barata que si se obtuviera de la producción pancreática de un

animal, al introducir un gen productor de esa hormona en una

bacteria.

• Producción de medicinas con origen en agentes biológicos

obtenidos por recombinación del ADN para el tratamiento de

enfermedades de origen auto inmune. Estos agentes permiten

retardar la acción de un sistema inmunológico demasiado activo y

así evitar la destrucción de tejidos. De esta forma se logra tratar

enfermedades como psoriasis, varios tipos de artritis, enfermedad

granulomatosa crónica, osteoporosis y esclerosis múltiple, entre

otras; con menos efectos secundarios que con un tratamiento

químico.2

• Producción de somatotropina humana.

2 Los tratamientos basados en agentes biológicos no son totalmente libres de efectos

secundarios, pues pueden generar síntomas similares a la gripe (fiebre, escalofríos y dolor

muscular y articular), pérdida de apetito,náusea y/o vómito, fatiga, enrojecimiento, sarpullido

y/o dolor en el sitio de la inyección, dolor de cabeza, posible reacción alérgica a los

anticuerpos que creados mediante la combinación de células de humano y de ratón, posible

reactivación de infecciones latentes de tuberculosis con agentes anti-TNF (los agentes anti-

TNF suprimen a un tipo particular de célula inmunológica, bloqueando de ese modo el proceso

inflamatorio)

• Alteración genética de los organismos fermentadores de productos

como la cerveza, para lograr nuevas clases de esta bebida.

• Obtención del factor VII de la coagulación sanguínea, de una

manera más rápida y segura, para el tratamiento de la hemofilia.

Pero, ciertamente la técnica de recombinación del ADN, también tiene

sus posibles efectos dañinos, pues al ser una técnica que manipula la

información genética de los seres vivos, desata temores entre algunos. La

mayoría de esos temores ha sido rechazada de plano por los especialistas,

pero sin embargo todavía persisten algunas dudas sobre la seguridad de este

método. Algunos doctores sostienen que el uso de la manipulación genética

para la obtención de vacunas, es imprevisible y peligroso:

"Desde un punto de vista ecológico y ambiental, muchas vacunas

transgénicas vivas de primera generación son intrínsecamente impredecibles,

y posiblemente peligrosas. No deberían ser utilizadas masivamente hasta

tanto no se hayan aclarado una serie de problemas. Los riesgos y peligros

están ciertamente más cerca del reino de lo posible, y por el Principio de

Precaución deberían estar sujetos a medidas preventivas, no obstante, se

actúa como si no existieran riesgos aduciendo que éstos no están apoyados

por investigaciones experimentales o epidemiológicas. Pero esas

investigaciones no se han llevado a cabo".3

Además de estas interrogantes sobre la imprevisibilidad de las vacunas

transgénicas existen otras relacionadas con los problemas planteados por

algunos contaminantes ambientales conocidos como xenobióticos.

Los xenobióticos pueden tener dos posibles impactos en las vacunas

basadas en ADN recombinante:

3 Terje Traavik, "Un huérfano de la ciencia: los riesgos ambientales de las vacunas

transgénicas", departamento de Virología y Microbiología Médica de la Universidad de Troms,

Noruega

• Algunos xenobióticos pueden actuar como mutágenos pueden

haciendo que el ADN desnudo se escape o se libere con su

secuencia o estructura cambiada, influyendo en la capacidad de

células y organismos de asimilar ADN y facilitando el

establecimiento a largo plazo en los ecosistemas de formas que

son totalmente impredecibles.

• Algunos xenobióticos pueden afectar la membrana celular y/o las

funciones intracelulares de tal forma que podría pensarse que

llegan a influir en la capacidad de las células de absorber y

transferir ADN desnudo. Por ejemplo, los xenobióticos que imitan

hormonas o afectan las condiciones de los sistemas de

mamíferos, pueden cambiar las posibilidades tanto de asimilación

como de establecimiento de ácidos nucleicos externos en

animales y personas. Esto provocaría que una terapia basada en

ADN recombinante termine en algo imprevisto.

Otro de los riesgos que se corren, como con todo descubrimiento

científico, es la mala utilización del método de recombinación de l ADN, ya sea

intencionalmente o por descuido. Por citar un ejemplo de lo anteriormente

expuesto: ¿Qué pasaría si un científico combinara los genes relacionados al

cáncer con un virus como el de la influenza?

A pesar de estas posibles situaciones, no se puede obviar que este

método resulta bastante beneficioso para la humanidad, pues permite y

permitirá la obtención de numerosos productos que mejorarán la vida por

mucho tiempo. Incluso resulta seguro en cuanto a que las bacterias

genéticamente modificadas son diseñadas para que no puedan sobrevivir fuera

del laboratorio, por lo que si se liberan al medio ambiente mueren, pues son

dependientes de las condiciones del laboratorio.

CONCLUSIONES

De este trabajo se logran extraer las siguientes conclusiones:

A. La técnica del ADN recombinante es una herramienta de la

biotecnología moderna que permite el uso del ADN para la

elaboración de sustancias que necesita la medicina.

B. El ADN recombinante, o ADN recombinado, es una molécula de ADN

formada por la unión de dos moléculas de diferente origen.

C. Esta técnica tiene muchos beneficios, pues permite obtener ciertas

proteínas a bajo costo.

D. También tiene sus detractores que opinan que su uso no es cien por

ciento seguro.

E. Entre los peligros que se pueden enfrentar con está técnica está la

contaminación con agentes xenobióticos, que pueden causar un

desequilibrio en la molécula de ADN recombinante, comprometiendo

el resultado del proceso.