Quién iría a pensar en épocas pasadas que introduciendo una enfermedad a un ser humano sano, éste se iba a inmunizar contra dicha patología. Lo que se desconocía desde la creación de las vacunas es que lo que se introduce en el organismo son células atenuadas del virus, que logran generar anticuerpos. Es cuando ese organismo queda inmunizado. Este procedimiento se debe a la ingeniería genética, de la cual depende buena parte la sociedad moderna, ya que tiene que ver en mucho con nuestra calidad de vida.
¿Qué es la ingeniería genética?
Desde la cura de nuestras enfermedades , las inmunizaciones de las mismas, pasando por los trajes y atuendos que lucimos hasta lo que consumismo y llevamos a nuestra mesa.
Es por ello pertinente conocer y valorar en qué medida nos podemos beneficiar de esta técnica novedosa de la ciencia, que le está dando la vuelta al mundo como propuesta de última generación, en los campos donde tiene aplicación. Por supuesto, respetando siempre las normativas al respecto y tomando en cuenta los riesgos que se pueden correr.
La ingeniería genética es una ciencia que modifica directamente el genoma de un ser vivo -codificación hereditaria de su estructura celular- por medio de un grupo de técnicas que apartan, reproducen y alteran los genes del individuo individuo a objeto de su estudio y beneficio.
Esta rama especial de la ingeniería consiste en meter un gen en el genoma de un individuo que no lo posee o lo tiene deficiente, para proveerse de nuevas capacidades. El gen en cuestión se ubica, extrae, se aparta y se altera para luego insertarlo.
En otras ocasiones el ADN es trasladado a un organismo de igual o diferente especie, resultando un individuo transgénico.
Técnica esta muy común en plantas y animales. Igualmente, se tiene la técnica de clonar, es decir, hacer una o varias copias exactas del gen de un mismo individuo. En la naturaleza este procedimiento se aplica en levaduras, bacterias, y otros seres vivos.
En el año 1997 se generó una gran rebelión en la biología, con la clonación de un animal cuadrúpedo adulto, desde células de sus mamas y no desde un embrión, y sin participación del macho. Nace así la famosa “Oveja Dolly” en el Instituto escocés Roslin.
¿Qué estudia la ingeniería genética?
Esta rama de la genética estudia el ADN de los genes como de los cromosomas, para propiciar la manipulación de los genes a los fines de generar características genéticas nuevas.
En las áreas de biología (biotecnología), medicina y farmacología, se han hecho grandes avances gracias a la Ingeniería Genética.
En el campo de la medicina, las técnicas de manipulación genética y de los cromosomas han permitido optimizar ciertos tratamientos médicos como la terapia génica en la que se implantan copias de genes con el objetivo de tratar una enfermedad.
En el área de la farmacología, la primera aplicación es la producción de hormonas humanas (la insulina, la hormona del crecimiento), proteínas (el factor VIII de la coagulación para los hemofílicos) e industrial de las vacunas.
Posiblemente, con la ingeniería genética se logren corregir algunas irregularidades de los genes humanos, en los próximos años. Sin embargo, existen muchos obstáculos, tanto en el plano ético como en el técnológico.
Origen de la ingeniería genética
En el año 1970 la biología empezó a emplear todo el conjunto de técnicas capaces de aislar genes y estudiar para después modificarlos y transferirlos de un ser vivo a otro.
Esta tecnología se inició desde 1973, cuando los científicos estadounidenses Cohen y Boyer tomaron una molécula simplificada de ADN y la metieron en el código genético de una bacteria.
De esta forma sus hijos transportaban en sí la molécula introducida en el ADN de su progenitora; logrando su propagación a toda la descendencia de la bacteria transformada.
En efecto los trasplantes de genes se llevaron a cabo, aun cuando los genes trasplantados no estaban diseñados para el tratamiento de pacientes, sino para que marcaran las células inyectadas; eran unos linfocitos asesinos conocidos en oncología como infiltradores de tumores, que son encargados de destruir las células cancerígenas.
Los pacientes a quienes se les aplicó el trasplante murieron, sin embargo, el procedimiento había resultado todo un éxito.
Este fue otro de los primeros intentos por usar las técnicas de la ingeniería genética con fines terapéuticos.
Objetivos de la ingeniería genética
La mayor importancia de la ingeniería genética es producir características deseadas y descartar las no deseadas. A veces, se hace referencia a los organismos totalmente renovados por ingeniería genética como transgénicos, fruto de la biotecnología o genéticamente modificados.
Se persigue que esta nueva tecnología científica constituya una extraordinaria herramienta para el desarrollo de la vida, partiendo de la innovación y manipulación de los genes adecuadamente.
Ingeniería genética: tipos
La ingeniería genética es relativamente joven dentro de la ciencia, sin embargo, a la fecha, se han logrado establecer algunos tipos diferentes identificados por los científicos. Algunos se desarrollan fuera del laboratorio, y no todos los tipos de ingeniería genética implican la manipulación genética o la clonación.
También en el campo natural se desarrolla la ingeniería genética. Determinados tipos de ella se han llevado a cabo, por largos períodos con y sin la intervención humana.
Dentro de los tipos determinados de ingeniería genética tenemos:
Manipulación genética
También conocida como la dirección de genes, la manipulación genética facilita a los científicos agregar nuevo material a un organismo o célula, o eliminarlo.
La restauración génica y terapia génica son fases de la manipulación genética, estas describen procedimientos en los que los científicos tratan de resarcir los genes defectuosos, o manipular rasgos genéticos cuando el sujeto sigue siendo una célula única.
Clonación humana y animal
En 1997, un grupo de científicos en Escocia clonó con éxito una oveja, lo que desencadenó una enorme polémica y emoción entre el público. la clase que produce la oveja Dolly
La clonación reproductiva es uno de los tipos diferentes de clonación. La clonación de ADN se refiere a la técnica de transferir segmentos de ADN, la cual se ha utilizado desde la década de 1970. Por su parte, la clonación terapéutica sucede en el momento que los investigadores hacen réplica embriones para ser usados en la investigación.
Este tipo de clonación fue el empleado para producir la oveja Dolly en 1997, lo cual causó una gran diatriba mundial.
Crianza selectiva
La cría selectiva es un tipo de ingeniería genética practicada por agricultores y criadores, por cuanto los seres humanos comenzaron a cultivar cosechas y ganado. Buena parte de razas de perros y gatos modernos son la consecuencia de la cría selectiva.
Al contar con la fertilización in vitro, los investigadores ahora tienen la capacidad de seleccionar embriones humanos y animales con las características más adecuadas.
Este procedimiento todavía está siendo investigado y sigue causando una gran polémica. En esta técnica también son apreciables los conocimientos del ingeniero agrónomo zootecnista.
Selección Natural
Ya el científico Charles Darwin había determinado este proceso en la naturaleza, sin embargo, se concibe como la forma naturaleza de la ingeniería genética. Dicho proceso es complejo y lento, a menudo suceden muchas generaciones antes de ver sus resultados.
Hoy día los investigadores conocen más acerca cómo funciona la selección natural. Los genes de cada animal se dividen en unidades llamados exones e intrones, que se mezclan con elementos de transposición para maximizar las probabilidades de creación de mejores genes.
Tecnologías en la Ingeniería Genética
Esta tecnología se basa en separar y manipular un segmento de ADN de un individuo para «combinarlo» con el de otro organismo.
Con frecuencia se opera el ADN con una endonucleasa de restricción que genera una incisión escalonada en los dos filamentos dobles de ADN. Los terminales escalonados de ambos hilos de ADN se complementan entre sí; condición que deben tener si se quieren unir.
Los dos ADN´s cortados se combinan, se someten al fuego y se enfrían gradualmente. Sus extremos coincidentes se unirán generando un innovado ADN recombinado, con juntas no covalentes. Las ligas covalentes se crean agregando ADN ligasa y una fuente energética para formar los enlaces.
Igualmente, el catalizador clave para juntar ADN’s es la transferasa terminal, que puede añadir muchos residuos de desoxirribonucleótidos continuos al extremo 3´de los hilos del ADN.
De esta manera se construyen colas de poli Guanina en los terminales 3´ de uno de los hilos de ADN y colas de poli Guanina en los extremos de la otra cadena. Como estas colas son suplementarias, admitirán que los dos ADN´s se unen por complementariedad.
Luego, se crean los enlaces covalentes por la ADN ligasa.
El ADN recombinado se implanta en un ADN vector que proceda como guía para meterlo en una célula hospedadora que lo duplique; los transportadores más usados son los plásmidos y el ADN del fago lambda.
La secuenciación del ADN
Es un grupo de técnicas que facilitan conocer el orden en que figuran los nucleótidos en el ADN, lo cual es la base de la información genética de los individuos.
Esta tecnología tiene usos médicos, como la pesquisa de cierto polimorfismo genético que se relacione con una enfermedad; aplicaciones básicas: cotejar la historia evolutiva de un organismo; o aplicaciones forenses.
La reacción en cadena de la polimerasa (PCR)
La tecnología de la PCR utiliza la actividad enzimática, por la que se duplica el ADN en las células para lograr un número significativo de copias de ADN a partir de reducidas porciones. Se usa una polimerasa o mezcla de varias que resistan altas temperaturas, siendo la más usada la polimerasa taq.
Esta tecnología se basa en efectuar varios ciclos de altas temperaturas para lograr la desnaturalización del ADN, y temperaturas más pequeñas para la ampliación del ADN desnaturalizado a través de la polimerasa.
Ingeniería genética: métodos
Las metodologías de manipulación genética son muy complejas y se adecúan a las exigencias de cada caso. A continuación se ilustrarán algunas de la forma más simple posible, para facilitar su comprensión.
Enzimas de restricción
Esta técnica se basa en el empleo de las llamadas enzimas de restricción, las cuales tienen la capacidad de identificar una sucesión determinada de ADN y sacarla del resto de la cadena. Otra tipo de enzimas, las ligasas, se usan para colocar de nuevo el ADN en el núcleo de las células.
Fundamentalmente, las enzimas de restricción trabajan como una “tijera de ADN” a la vez que las ligasas funcionan de “pegamento” para insertar el ADN.
De esta forma es viable fragmentar la sección de ADN que se requiere y reinsertarse en otro organismo, o en otra porción de la cadena de ADN.
Vectores
Se conoce como vector dentro de la ingeniería genética, a una réplica del material genético que se encuentra dentro de la célula huésped. Esto posibilita tener múltiples copias de ADN, lo que aporta gran cantidad de material genético confiable para trabajar.
ADN polimerasa
Últimamente se descubrió otra enzima utilizada en ingeniería genética. Es la ADN polimerasa, la cual funciona parecida a los vectores, con la diferencia de que se copia el ADN de manera exponencial, en una reacción en cadena.
Los seres vivos están conformados por miles de millones de células con idéntico material genético. Las cadenas de ADN la conforman cuatro factores llamados nucleótidos: Adenina (A), citosina (C), guanina (G) y tiamina (T).
Estos cuatro elementos se aparejan creando las cadenas helicoidales, las cuales son únicas en cada especie. A través de la conversión de estas cadenas de ADN, es factible la manipulación genética de organismos vivos.
Ingeniería genética y sus usos
Entre los años 1970 y 1989 ya se desarrollaron a nivel mundial numerosos intentos y aplicaciones de la ingeniería genética a nivel terapéutico. Con el tiempo se han ido depurando esos procedimientos.
Reemplazar “genes defectuosos”
Hoy el gran reto de los científicos es, a través del estudio del Genoma Humano, ubicar los «genes defectuosos», es decir, información genética que propicie enfermedades, y sustituirlos por otros sin esos defectos.
Lo más importante de esta técnica es que se puede determinar en una persona enfermedades potenciales que aún no se le hayan revelado, de manera que se pueda o reemplazar el gen defectuoso, o comenzar un tratamiento preventivamente para aminorar los efectos de la enfermedad.
Por ejemplo, se le podría detectar a una persona completamente sana, un gen que la colocaría en un riesgo de padecimientos cardíacos severos. Si a esa persona se le comenzará un tratamiento preventivo, cabría la posibilidad que la enfermedad nunca se presente.
Mediante la técnica de sondas genéticas, se logra buscar en la cadena de ADN genes defectuosos, causantes de enfermedades genéticas graves.
A pesar de que la información del Genoma Humano fue últimamente descubierta, ya se han ubicado los «locus» de algunas enfermedades de origen genético. Algunas de ellas son:
Retraso Mental – Miopatía de Duchenne – Maníacodepresión – Equizofrenia – Síndrome de Lesch Nyhan – Hemofilia – Labio Leporino – Ano Imperfecto o Imperforación – Espina Bífida – Alcoholismo – Corea de Huntigton – Anemia Falciforme – Fibrosis quística – Hipotiroidismo Congénito –Deficencia de ADA – Hidrocefalia – Microcefalia.
Enfermedades externas
Sin embargo, el tratamiento génico no simplemente se circunscribe a enfermedades genéticas, sino también aborda otras de origen externo al organismo como virales, protozoicas, bacterianas, etc.
Un equipo de científicos estadounidenses utilizó tecnología de terapia génica contra el virus del Sida. Ubicaron un gen que detiene la propagación del virus causante de la inmunodeficiencia, y lo implantaron en células humanas infectadas. Lo que se obtuvo fue exitoso: el virus detuvo su expansión e incluso aumentó la conservación de ciertas células de defensa, las CD4.
El Xenotransplante
Otra técnica particular creada últimamente es la del xenotransplante.
Radica en inocular genes humanos en cerdos para que se desarrollen con órganos compatibles con los humanos, a fin de emplearlos para trasplantes.
Esto manifiesta que la Ingeniería Genética empleada en la medicina puede significar el reemplazo, en un futuro no muy lejano, de las técnicas terapéuticas del momento, por otras más depuradas y con mejores resultados.
Pero, la complejidad de esta metodología la convierte todavía en inalcanzable, bien por causas científicas como económicas, y en muchos casos morales o éticas.
Ingeniería genética y sus aplicaciones
La obtención de proteínas para la salud del ser humano anteriormente se realizaba a través de la extracción directa desde tejidos o fluidos corporales. Dentro de estas hormonas se tienen los factores de coagulación, la hormona del crecimiento, la insulina, etc., los cuales tienen un particular interés médico y comercial, elevado.
Actualmente, y debido a la técnica del ADN recombinante, se clonan genes de algunas proteínas humanas en microorganismos idóneos para su fabricación comercial. Un ejemplo conocido es la producción de insulina que se obtiene de la levadura Sacharomyces cerevisae, donde se introduce un clon del gen de la insulina en humanos.
Obtención de vacunas recombinantes
La producción de vacunas partiendo de microorganismos patógenos inactivos ha sido un método tradicional, sin embargo, el mismo siempre ha constituido un riesgo potencial.
Hoy día cantidades de vacunas se obtienen por ingeniería genética, ejemplo de ello es la de la Hepatitis B. Por cuanto los factores antigénicos son proteínas, en gran mayoría, el procedimiento es clonar el gen de la proteína correspondiente.
Vacunas atenuadas: Se descartan los genes malignos de un agente infeccioso para producir una reacción inmune. El organismo reformado genéticamente se utiliza como lo que se denomina una vacuna “viva”, sin que haya riesgo de que vuelva al tipo virulento.
En la actualidad se ensaya una vacuna de cepas inalterables del Vibrio cholerae; éste se encuentra carente del gen que codifica para su enterotoxina, la que produce la enfermedad.
Otra prueba realizada fue la de la Salmonella, a la cual se le quitaron algunos genes que, aunque no son tóxicos, convierten a la cepa en atenuada al eliminarse, es decir que redujeron su virulencia un millón de veces. Su eficiencia ha logrado manifestarse en bovinos, pollos, ovejas, y hasta en humanos últimamente.
Vacunas de organismos recombinantes vivos: Se obtienen a partir de microorganismos no patógenos a los que se le unen genes de agentes patógenos que codifican para antígenos que liberan la respuesta inmune.
El virus que se aplica como vacuna posee un genoma amplio y secuenciado que facilita adecuar varios genes extraños en su interior, por ello es un vector recombinante utilizado con frecuencia.
A través de éste método se ha conseguido activar la vacuna contra la rabia, introduciendo el genoma del virus, lo que provocó la respuesta inmune en el organismo del hospedador.
Igualmente, se han probado muestras de genes que codifican para antígenos de virus de la gripe, la hepatitis B, y del herpes simple.
Se asegura que con este método, se conseguiría el desarrollo de vacunas que inmunicen paralelamente varias enfermedades, implantando en el virus recombinante varios genes de diferentes organismos patógenos simultáneamente.
Vacunas de subunidades: Para agentes contagiosos que no se pueden conservar en cultivo, se separan los genes que codifican para las proteínas responsables de la respuesta. Los referidos genes se logran clonar y manifestar en un huésped alternativo como levaduras, bacterias, o líneas celulares de mamíferos.
Después que se ha implantado el gen de interés, la bacteria o levadura recombinante comienza con la producción de subunidades de proteínas en cantidades considerables, las cuales son recogidas y depuradas para usarlas como vacunas. Este método se ensayó con éxito con la vacuna contra la hepatitis B, la cual fue puesta en el mercado.
Vacunas de ADN: Se trata de plásmidos -moléculas de ADN extracromosómico- en los que se mete una pequeña cantidad del material genético del patógeno contra el que se intenta luchar. Al introducir el plásmido en el músculo o la piel, éste a su vez se introduce en la célula y llega al núcleo, dirigiendo entonces la elaboración de los antígenos del patógeno que generarán la respuesta inmune.
De esta manera se transfiere la fábrica de la vacuna a los tejidos del huésped. Actualmente se hacen ensayos de numerosas vacunas de este tipo, ciertos ejemplos lo constituyen la vacuna para la malaria, la gripe, el herpes simple, la hepatitis B, y para el SIDA.
Diagnóstico de enfermedades de origen genético
Al conocer cadena de nucleótidos de un gen causante de una cierta enfermedad, se puede determinar si este gen anómalo se encuentra en un individuo determinado.
Para la fecha se han localizado los genes que ocasionan la distrofia muscular, la fibrosis quística, la hemofilia o el Alzheimer. Para determinar estos genes se utilizan sondas de ADN.
A través de la clonación de genes se pueden obtener dos tipos de productos: el DNA clonado, utilizado como reactivo determinado en exámenes de diagnóstico por combinación o bien los productos proteicos de los genes clonados (antígenos depurados para inmunodiagnóstico en elaboración de vacunas).
Existe un aproximado de 500 enfermedades hereditarias generadas por alteraciones recesivas. La tecnología de ingeniería genética ha contribuido a determinar algunas de ellas, como la anemia falciforme.
Obtención de anticuerpos monoclonales
Es un proceso novedoso que marca una pauta en la lucha contra enfermedades graves como el cáncer y determinarlo inclusive antes que aparezcan los síntomas preliminares.
El interferón fue el medicamento pionero elaborado por la ingeniería genética. Se utiliza como remedio complementario de la quimioterapia para la sanación del cáncer. Su elaboración era costosa hasta 1980, sin embargo, genes de interferón fueron metidos en bacterias utilizando técnicas de recombinación del ADN, facilitando de esta manera el cultivo a gran escala y la purificación de las emanaciones bacterianas.
Agricultura
Las exploraciones sobre cultivos intervenidos genéticamente para su utilización en la agricultura comenzaron en los años 80. Los cultivadores comenzaron a plantar semillas transgénicas en Estados Unidos para 1994 y en 1996 en otras regiones. En esta área debería compartir roles con el ingeniero agrónomo fototecnista.
Ingeniería genética: importancia
Si miramos nuestros atuendos podemos darnos cuenta que camisas y pantalones son de algodón. Pues bien, éste precede de plantas diferentes de sus originales por haber pasado por un acelerado programa de mejoramiento, el cual consistió en la aplicación organizada de postulados genéticos estándares.
Igual pasa con la comida de las últimas décadas: el pollo, el arroz, el trigo, el cerdo, la ternera, y los demás organismos que hacen de alimento a los seres humanos en el planeta han sido principalmente seleccionados por mejoradores de plantas y animales.
La conocida Revolución Verde, que aumentó drásticamente la utilidad de las cosechas a escala mundial no es sino la historia de un éxito genético; la narración de haber obtenido, a través de cruzamientos inspeccionados, de variedades altamente productivas de algunas de las especies de plantas cultivables de mayor consumo.
Para mejorar su cosecha, un agricultor puede sembrar una gran extensión de terreno con semillas de la misma constitución genética (monocultivo).
Sin embargo, las plantas cultivadas con frecuencia son embestidas por organismos patógenos, en cuyas poblaciones ocurren permanentemente cambios genéticos aleatorios, los que confieren en ocasiones, nuevas cualidades patógenas, con lo que corre peligro el monocultivo, por cuanto los genes resistentes de estas plantas tienen una efectividad limitada en razón del tiempo.
De allí que los científicos de estas plantas deben estar siempre más avanzados que los patógenos y prevenir epidemias a gran escala, que lograrían tener efectos devastadores sobre la provisión de alimentos.
Hongos y bacterias han sido genéticamente seleccionados para cubrir exigencias humanas, como la levadura, que constituye la base de industrias que fabrican insumos de panadería, bebidas alcohólicas y combustible a base de alcohol.
Son hongos los que proveen los antibióticos conocidos como penicilina, estreptomicina o la ciclosporina, un fármaco inmunosupresor que evita el rechazo de órganos trasplantados; y todo un grupo de compuestos de utilidad industrial, tales como el ácido cítrico y la amilasa.
La novedosa ingeniería genética molecular
Ahora es posible maniobrar directamente el ADN para lograr nuevas cepas de microbios, diseñadas especialmente para responder a nuestras necesidades. Esta tecnología de manipulación se conoce como ingeniería genética molecular.
Ejemplo de ello son las cepas bacterianas que originan sustancias de mamíferos, tales como la insulina que se emplea en el tratamiento de la diabetes y, la hormona de crecimiento utilizada para el tratamiento del enanismo pituitario.
Este tipo de ingeniería cambia la formación genética de las células, exponiéndolas a segmentos de ADN foráneo, por lo general de otra especie distinta, que contiene los genes que determinan las proteínas deseadas. Las células adquieren ese ADN, que se inserta después en sus propios cromosomas.
Las células cambiadas de esa forma se les llaman transgénicas, a partir de las cuales puede obtenerse un organismo transgénico. A partir de esta técnica se puede generar un extenso rango de organismos modificados de valor comercial.
El empleo comercial de la ingeniería genética molecular adquirió el nombre genérico de Biotecnología, y se estima que esta industria se convierta, en las próximas décadas, en una de las industrias más explotadas del mundo.
Ingeniería genética: avances
Ésta tecnología ha mejorado a través del tiempo, aun contando con restricciones de tipo religioso, legal, ético y moral que se han presentado desde su creación. Este tipo de ingeniería, conjuntamente con la biotecnología -fabricación de productos biológicos a partir de sistemas biológicos- forma una coalición de mucho provecho para la humanidad. Asimismo, se apoyan en otras ciencias como la bioquímica, la microbiología y la ingeniería química.
Además de la elaboración de animales y plantas transgénicas, y la clonación de animales; ésta técnica muestra otros usos como la terapia génica para superar problemas de un gen alterado o cambiarlo por otro no mutado; identificación de la huella genética del individuo, así como para enfermedades hereditarias, y la elaboración de microorganismos variados genéticamente para la obtención de fármacos u otros productos, etc.
Ingeniería genética en la industria
La ingeniería genética ha sido de un alto valor, principalmente para la reproducción de microorganismos recombinantes que poseen una extensa diversidad de usos industriales. Entre los avances más importantes se tiene la producción de bacterias modificadas que devoran hidrocarburos.
Pero ¿Qué usos tienen estos microorganismos? Se usan para sacar las manchas de petróleo y lavar los sitios contaminados con desechos tóxicos.
También se usan para generar las enzimas usadas en los detergentes para ropa y en las soluciones para lentes de contacto.
Igualmente se utilizan para fabricar las sustancias que se convierten en polímeros, tales como poliéster para su uso en ropa de cama y otros productos.
El empleo de la ingeniería genética en la industria propende a servir para la ejecución de procesos o la fabricación de productos específicos. Existen varias aplicaciones de la ingeniería genética en la industria, las cuales podrían ser de beneficio tangible para el medio ambiente.
Se ha determinado que este tipo de ingeniería puede reducir sustancialmente la dependencia de los combustibles fósiles. Grandes empresas son dependientes mayormente los combustibles fósiles como el petróleo, para sus procedimientos de fabricación, sin embargo, estos combustibles fósiles poseen un coste muy elevado para el medio ambiente, además de no ser renovables. Los microorganismos genéticamente transformados podrían suministrar fuentes alternativas y no contaminantes.
Otro modelo de utilización emergente de la ingeniería genética es la investigación de formas de suplir los productos químicos más agresivos empleados en los procedimientos de fabricación. Las industrias investigan proteínas y enzimas modificadas.
Bacterias y otros microorganismos se encuentran en todas partes y desarrollan una gran variedad de procesos. Los investigadores opinan que tan solo se han hemos descubierto el uno por ciento de los microorganismos que existen en el planeta.
La siguiente revolución industrial podría ser biológica. Pensemos en máquinas vivientes que fabrican energía partiendo de residuos de vertederos o sensores biológicos que revelan el agua sucia.
Ingeniería genética: riesgos
Uno de las primeras dificultades que genera la ingeniería genética es la falta de conciencia por resultados adversos que puedan provocarse. Esta conducta se produce en vista de que el interés por la ingeniería es superior a la conciencia y a la moral de las personas.
Las entidades alteradas genéticamente pueden transferir sus transgenes. Si la transformación genética se “escapa” es imposible pronosticar la conducta de los nuevos genes.
Dentro de los posibles riesgos que se pueden correr por aplicación o accidente de la ingeniería genética tenemos:
- La posibilidad de que algunos cultivos transgénicos se transformen en plagas y hiervas infectantes.
- Los virus que hayan mutado podrían ser perjudiciales para la salud; y quizás no haya cura descubierta para ello.
- Aumento de la contaminación química
- Contaminación del suelo por saturación de la toxina Bt.
Transgénicos y el cáncer
Partiendo de un experimento hecho con ratas se reveló que los alimentos transgénicos, además de producir alergias, también pueden producir cáncer.
Todos estos riesgos pueden incrementarse en la medida que los vectores virales se usen con frecuencia.
Por otra parte, se debe impulsar el principio de que los alimentos transgénicos deben ser tan seguros como sus equivalentes tradicionales de los cuales provienen, y que no debería comercializar ningún producto que no haya superado un despistaje amplio y adecuado de seguridad.
Actualmente, luego de casi treinta años de operación genética, al parecer el riesgo no es tan letal como se pensaba. Se han ejecutado a la fecha miles de emanaciones controladas de microorganismos manipulados, al medio ambiente, sin haber producido desastres ecológicos.
Sin embargo, el principio de cautela debería ser aplicado para el adelanto de cultivos o alimentos modificados ya que se desconocen los riesgos que presentan para el medio ambiente o la salud del ser humano.
Carrera de ingeniería genética
Esta especialidad de la ingeniería le brinda al profesional diferentes campos a los cuales dedicarse, además de aumentar sus conocimientos con respecto a la biología y a la medicina. Es una carrera que aporta la capacidad de explorar aspectos de salud, transmitidos de generación en generación, y coadyuvar a sortear resultados negativos debido a éstos.
En este sentido, introducirse en ese campo no solo es motivante sino que permite aportar un importante legado. Es una carrera que posibilita aumentar el bagaje de conocimientos; idónea para personas con un gran gusto por estudiar y por la lectura técnica.
El objetivo de la carrera de Ingeniería Genética es formar profesionales con capacidad para agregar o cambiar la carga cromosómica de organismos, a los fines de condensar las proteínas deseadas, o el incremento de la utilidad de la producción, solucionando la dificultad de la ubicación e inserción de genes.
Conocimientos, habilidades y actitudes previas del estudiante para incorporarse a la carrera
- Conocimientos fundamentales de química, física, biología y matemáticas.
- Conocimientos esenciales de computación e internet.
- Razonamiento lógico-matemático y verbal
- Habilidad para entender, solucionar y deducir leyes y teorías.
- Destrezas en el análisis y síntesis para solucionar problemas.
- Habilidad para realizar trabajos de precisión en laboratorio.
- Buena comunicación en grupos interdisciplinarios.
- Sensibilidad por la problemática del contexto social.
- Innovación y creatividad
- Interés por la investigación.
- Buena disposición para el aprendizaje continuo.
- Actitud dinámica y propositiva.
Perfil del egresado en Ingeniería Genética
- Desarrolla y diseña productos de gran valor, y procedimientos biotecnológicos de innovación con interés comercial, observando las dimensiones del desarrollo sostenible -ambiental, económica y socio-política.
- Diseña, optimiza, controla y escala bioprocesos que usan células y microorganismos en productos de utilidad industrial.
- Utiliza cultivos de tejidos vegetales y animales para obtener nuevos productos.
- Conoce las normas, especificaciones y legislación sobre productos biotecnológicos para su excelente aplicación en la innovación de diversos bioprocesos; determinando y valorando disyuntivas éticas relacionadas con su persona, profesión y su entorno, y se conduce de forma íntegra y adecuada.
- Optimiza bioprocesos para mejorar su desempeño económico, haciendo uso de biotecnologías.
- Aplica nuevas tecnologías y el escalamiento industrial en la asesoría de diseño de bioprocesos, productos y equipamiento para la industria biotecnológica.
- Genera novedosos conocimientos a través de exploración aplicada, de manera individual o como parte de un grupo.
- Realiza servicios específicos de análisis y calificación genética en sectores industriales o centros de investigación.
Sabe comunicar eficazmente resultados de un proyecto o exploración, de manera oral y escrita, en español e inglés.
Ingeniería genética: salidas profesionales
Aunque pareciera que esta carrera universitaria, por ser muy especializada, tiene un campo laboral limitado, es todo lo contrario, tiene un amplio campo de acción laboral, más de lo que cualquiera se imagina. Esto responde al hecho de que la ingeniería genética cada día tiene más aplicaciones en la vida cotidiana y en en campo industrial y empresarial en general.
Entre las múltiples ocupaciones laborales que puede tener este profesional, podemos señalar:
- Investigador en genética, realizando investigaciones básicas, aplicadas o clínicas, en centros públicos, empresas u hospitales.
- Asesor genético de personas y de poblaciones, en empresas o servicios genéticos de salud.
- Laborar para instituciones de servicios genéticos (microarrays –medidor de niveles de expresión de genes-, secuenciación, análisis genómicos, bioinformática).
- Educación y docencia en Universidades, Centros de Enseñanza Mediana Instituciones.
- Tareas de mejoramiento genético agropecuario.
- En el sector de la política científica pública: medicina forense, pruebas de paternidad.
- Control de calidad en industrias alimentarias: detección de razas, variedades, transgénicos. En este campo comparte responsabilidades con un profesional de la ingeniería alimentaria o de la ingeniería agroalimentaria.
- Instituciones y empresas de asesoría ambiental: diversidad genética, conservación (Zoológicos, Parques Naturales).
- Profesional de publicaciones científicas (diarios, revistas, editoriales).
Funciones y actividades
Ejecutar el método científico en la resolución de problemas. Producir y trabajar con mapas genéticos. Ejecutar análisis y consultorías genéticas, considerando las disyuntivas éticas y legales.
Perspectivas laborales
La creación de esta carrera está asociada con las exigencias del mercado. La experiencia adquirida durante el último año de carrera, donde el estudiante realiza prácticas a lo largo de todo un trimestre, influirá de forma positiva en su inclusión laboral.
Ingeniería genética: universidades
Son múltiples las aplicaciones de la ingeniería genética; desde el estudio de ADN para agarrar delincuentes hasta la elaboración de medicamentos y optimización de la cantidad y calidad de alimentos que se consumen. La ingeniería genética, o biotecnología como también se le conoce, es un área donde la educación superior da sus frutos.
Varias universidades en Estados Unidos ofrecen carreras en ingeniería genética.
Universidad Estatal de Nueva York, Fredonia
Del estado de Nueva York esta fue la primera universidad en ofrecer programas de ingeniería genética. El curso de pre grado se concentra en la biología y la química, y facilita obtener un título de grado que capacita a los estudiantes para posgrado o para carreras de investigación.
La universidad cuenta con laboratorio dotado con equipos de última tecnología, los cuales son utilizados por estudiantes y profesores en la investigación bioquímica.
Universidad Estatal de Iowa, Ames
Esta universidad tiene un gran prestigio y excelente reputación en el área de la investigación genética, y su correspondiente formación. El programa de genética comprende tres grandes áreas: ecología, evolución y biología de organismos; bioquímica, biofísica y biología molecular; y genética, desarrollo y biología celular.
Universidad Estatal Wayne, Detroit
Esta casa de estudios superiores brinda programas de genética dependientes del departamento de ciencias biológicas en la Escuela de Artes Liberales y Ciencias. Ofrece a la vez cursos de licenciatura, maestría y doctorado en ciencias biológicas. En cuanto a proyectos de investigación se ofrecen la cura para el cáncer y trabajos con células madre.
Universidad de Utah, Salt Lake City
Esta universidad presenta una maestría en asesoría genética. El programa, que dura dos años, es dirigido por la Escuela de Medicina, y abarca diferentes departamentos académicos, para dictar áreas como genética humana, obstetricia y ginecología, pediatría; y del instituto de cáncer de la universidad.
El programa capacita a los estudiantes para auxiliar a familias de personas que tienen alteraciones congénitas, enfermedades genéticas o que se encuentran en peligro de padecerlas.
Ingeniería genética, plan de estudios
Los pensum de estudios a nivel universitario cambian de una universidad a otra aunque las carreras tengan la misma denominación. Tal es el caso de la carrera de Genética o Ingeniería Genética. El plan de estudio que a continuación se presenta es de la Universidad Autónoma de Barcelona, España, el cual tiene asignaturas afines a los pensum de estudio de varias universidades donde se ofrece la especialidad.
Ingeniería genética en España
La Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) es el único lugar de ese país que posee un grado exclusivo de Genética, impartido por la Facultad de Biociencias, la cual considera que la carrera explora el campo científico de la genética y el genoma humano en toda su complejidad, enfatizando especialmente en los aspectos moleculares, pero con un carácter muy multidisciplinario. Tiene una duración de 4 años.
También se ofrecen másteres de especialización en Genética. Para cursar alguno de ellos se debe tener un pregrado en: Biología, Biotecnología, Bioquímica, Biología Sanitaria, Medicina, Ciencias Ambientales o títulos afines.
En Madrid tres universidades se unen para brindar el Máster Interuniversitario en Genética y Biología Celular: la Complutense, la Autónoma y la Universidad de Alcalá), sin embargo, la rectoría la ejerce el departamento de Biología de la Universidad Autónoma de Madrid.
Por su parte la Universidad de Barcelona (UB) que oferta el Grado en Genética, también ofrece un Máster Oficial de Genética Avanzada y el Máster de Genética y Genómica.
El Máster en Genética Molecular y Biotecnología lo ofrece la Universidad de Sevilla (US), que se complementa con el Doctorado de Biología Molecular, Biomedicina e Investigación Clínica. Estos másteres, en su mayoría, facilitan el doctorado en genética.
Entre los Másters que se ofrecen y que alejan un poco de la genética pura, pero bastante cercana a ella, que son por demás interesantes, figuran:
- Máster en Genética y Evolución, presentado de forma conjunta por las universidades de Granada y Almería.
- Máster Universitario en Asesoramiento Genético, ofrecido por la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona.
Ingeniería genética en Argentina
Universidad Nacional del Noroeste de la Provincia de Buenos Aires
Esta universidad oferta la carrera en Genética, la cual egresa Licenciados en Genética cuyos objetivos se presentan a continuación:
- Incrementar cualitativa y cuantitativamente la producción de materia prima de origen vegetal y animal.
- Coadyuvar al bienestar genético de la ciudadanía, a través del desarrollo de las acciones asociadas con el análisis, la prevención y el tratamiento de las enfermedades hereditarias.
- Ahondar en las exploraciones que conduzcan a un mejor conocimiento de los problemas genéticos, asociados con la población de las provincias y de la región.
Alcances
Programar, proyectar, administrar y ejecutar trabajos de investigación pura, y aplicada a todos los campos de la genética.
Acoplar los cuadros profesionales de asesoría técnica y genética en hospitales y centros de salud, tanto públicos como privados.
Desarrollar la docencia universitaria en todos sus niveles.
Asignaturas de formación básica y obligatoria
1er Curso 1er semestre 2º semestre
Biología Celular e Histología Laboratorio Integrado II – Biología Animal y Vegetal
Química – Matemáticas Bioquímica – Genética – Fisiología Animal
Microbiología – Laboratorio Integrado I
2do. Curso 1er semestre 2º semestre
Bioestadística – Ecología Laboratorio Integrado IV – Biología del Desarrollo
Biología Molecular de Procariotas Genética de Poblaciones – Mutagénesis
Genética Molecular de Eucariotas Técnicas Instrumentales
Citogenética – Laboratorio Integrado III
3er. Curso 1er semestre 2º semestre
Genómica, Proteómica e Interactómica Laboratorio Integrado VI
Bioinformática Evolución
Genética Cuantitativa y Mejora Diagnóstico Genético Molecular
Genética Humana Genética Médica
Genética y Reproducción Biología de Sistemas
Laboratorio Integrado V Bioética y Legislación
4to. Curso
Trabajo de Fin de Grado
Asignaturas optativas
- Prácticas Externas
- Agrogenómica
- Biología Molecular y Biotecnología de Plantas
- Immunología
- Biología Humana
- Control de la Expresión Génica en Eucariotas
- Economía y Gestión de Empresas
- Genes y Ambiente
- Genética del Cáncer
- Genética y Biotecnología
- Genómica Microbiana
- Historia de la Genética
- Ingeniería Genética de Microorganismos
- Perspectivas Profesionales de la Genética
- Terapia Génica y Celular
- Temas de la Ciencia Actual
Ingeniería genética en animales
Actualmente, uno de los adelantos más notables en la ingeniería genética son los animales transgénicos. El manejo cada vez más usual y exitoso se debe a un largo período de revelaciones en el campo genético, a través del cual se vienen aplicando técnicas repetidamente más eficientes.
Entre los aportes y empleos de las técnicas de manipulación genética en animales, figuran los siguientes:
- Clonación de ganado más productivo, por ejemplo, las vacas que producen más leche y de mejor calidad o las ovejas que producen más lana; las cuales obtienen mayor crecimiento, con un menor consumo de energía.
- Preservación de especies en riesgo de extinción a través del acopio de semen congelado y embriones. Vale recalcar que este procedimiento es muy complejo y costoso, y no garantiza la preservación de todas las especies que se intentaban salvar.
- Clonación de animales extintos, lo cual constituye un tema muy discutido y aún hoy en debate.
- Trasplantes de órganos animales para seres humanos. Actualmente se prueba el trasplante de corazones de cerdos inmuno-compatibles con el ser humano, aplicándolo a los monos. En esta técnica se considerar la alta posibilidad de transmisión de patógenos para los seres humanos.
- Producción de medicamentos (insulina, hormona del crecimiento y el factor de coagulación), que se obtiene a partir de leche de vacas, cabras y ovejas o transgénicos. Acá el especialista en ingeniería genética debería compartir responsabilidades con un profesional de la ingeniería biomédica.
- Incremento en cantidad y variedad modificada de animales con características buscadas, permitiendo la obtención de los mejores individuos para experimentar tratamientos en enfermedades humanas.
- Apoyo en el conocimiento de los mecanismos de proliferación y diferenciación celular.
- Elaboración de proteínas con utilidad terapéutica e industrial. Disminución del número de animales utilizados en experimentos de laboratorio.
- Posibilidad de usar animales más pequeños, genéticamente modificados a objeto de sustituir especies genéticamente más cercanos a los seres humanos.
Riesgos de la manipulación genética en animales
Al decir de ciertos científicos, la manipulación del genoma en animales con el fin de adquirir individuos con características deseables presenta riesgos graves para la salud humana. Los riesgos más discutidos son los siguientes:
Ausencia de consecuencias a largo plazo de la inclusión de OMG (organismos genéticamente modificados) en entornos abiertos.
Reacciones alérgicas producidas por el consumo de leche, carne y huevos, o cualquier otro alimento, derivado de los organismos genéticamente modificados.
Reducción de la biodiversidad mediante la aplicación de tecnologías de mejora y selección de animales. Con frecuencia el hombre beneficia a ciertas características que no son elegidas por la naturaleza (selección natural). Esto coloca en el debate la supervivencia de los seres vivos y las amenazas de las especies. Elementos de consideración bioética sobre el sufrimiento animal.
Ingeniería genética en plantas
Ya tiene varias décadas el cruzamiento de especies vegetales, para conseguir plantas con característica deseadas, luego de varias generaciones. La biotecnología aligera este proceso y facilita a los científicos tomar solo los genes preferidos de una planta, obteniendo así los resultados esperados en una generación.
Para trasladar ADN a una planta se usan diversos vectores, que hacen de vehículo transmisor, evadiendo los mecanismos celulares que normalmente frenarían la introducción de una información genética extraña.
Los vectores más usados son los plásmidos bacterianos, las cuales son pequeñas moléculas circulares de ADN que se encuentran en numerosas bacterias, a las cuales se les facilita migrar y recombinarse, y que las bacterias emplean para intercambiar información genética.
También se usan virus mutilados (sin información genética dañina), que poseen gran capacidad invasora y pueden agregar su propia información genética al ADN de la planta.
Luego se infecta un cultivo de células vegetales con el virus recombinante o con cepas mutiladas de A. tumefaciens portadoras del plásmido con el transgen.
Asimismo, se puede meter el ADN extraño en las células mediante microinyección, a través de electroporosis o a través de bombardeo con microproyectiles cubiertos de plásmidos recombinantes.
En todos los casos, el ADN extraño transportado debe poseer una secuencia genética “promotora” que despierte su expresión en la célula huésped. El promotor es el interruptor de apagado y encendido que inspecciona cuándo y dónde se pronunciará el gen en la planta.
Los promotores más usados en ingeniería genética provienen de virus y son promotores muy poderosos, en vista de que su función es movilizar el gen extraño, que ha de evadir los mecanismos de dosificación de la célula huésped.
Hasta el momento la mayor parte de los promotores son constitutivos, que mueven el gen a lo largo del ciclo biológico de la planta, y en gran parte de los tejidos.
Ingeniería Genética en Bacterias
Las bacterias son propensas a adecuarse a cambios de temperatura, presión o nutrientes del medio, por el desarrollo de nuevos procedimientos metabólicos y productos génicos que les conceden aguante para vivir en esas condiciones.
Estos cambios por lo general se producen en los plásmidos bacterianos, que se pueden apartar y meter en otras bacterias que asumirán estas nuevas propiedades.
A través de la ingeniería genética y el empleo de plásmidos bacterianos, los investigadores pueden producir nuevas bacterias para un fin específico.
