Ingeniería y manipulación genética

Biotecnología
La genética nace con el siglo XX. Aunque siempre se ha utilizado para mejorar la agricultura, jardinería y para reproducir selectivamente a los animales, fue Mendel el descubridor de las leyes que rigen estos conocimientos, en 1866. Sus estudios cayeron en el olvido hasta 1900. En su historia destacan Watson y Crick, con el descubrimiento de la estructura de los ácidos nucléicos en 1953. El conocimiento de la molécula inició el tiempo de la genética molecular con la que los genes, los factores hereditarios que señalaba Mendel,  adquieren una base fisiológica.
A partir de este momento, se abre la carrera del conocimiento de los ácidos nucléicos que compone el ADN y de las proteínas, así como de su relación a través del código genético.  En 2003 se publica el Proyecto Genoma humano, es decir, la secuencia completa del genoma.
La Biotecnología, es la utilización de seres vivos para la fabricación de sustancias útiles para el hombre. En este término se puede englobar desde la producción de vino, hasta la utilización de organismos modificados genéticamente, que es a los que nos referiremos. 
La Ingeniería genética
Es el conjunto de técnicas y estrategias que se utilizan para modificar los genes, para realizar combinaciones nuevas del material hereditario. Las nuevas combinaciones se introducen en un organismo que, por tanto, será capaz de transmitirlo. Para ello, es necesario aislar el gen que nos interesa, o que produce la sustancia, introducirlo en otro ser vivo que sea más sencillo (y barato) de manipular; lo que se consigue es modificar las características hereditarias de un organismo de una forma dirigida por el hombre, alterando su material genético. Las nuevas combinaciones se introducen en un organismo que, por tanto, será capaz de transmitirlo.

Aplicaciones

• Tratamiento de enfermedades. Es la denominada terapia génica, que permite sustituir el gen alterado por uno normal.

Millones de personas usan ya fármacos de ingeniería genética. El uso de esta tecnología, permite obtener grandes cantidades de una proteína, evitando el riesgo de contaminación. La insulina humana producida por ingeniería genética ha eliminado prácticamente la obtenida de cerdos  y  vacas. La insulina es el primer caso de proteína por ingeniería genética aprobada para uso en humanos en 1982. Ya existen más de 30 proteínas aprobadas para su uso clínico.
Esta técnica también permite:
-Estimular producción de glóbulos rojos, eliminando transfusiones.
-Someter a ingeniería genética a mosquitos para que no difundan enfermedades, como la malaria.
-Otros ejemplos como productos que disuelven los coágulos sanguíneos, betainterferón para la esclerosis múltiple, o productos para mejorar la diálisis renal.

Procedimiento

• Diagnóstico de enfermedades. Permite descubrir alteraciones antes de que se produzcan, en el propio ADN. Un ejemplo es el diagnóstico prenatal, que permite realizar tratamientos prematuros.

• Medicina forense. Es posible establecer la identidad de una persona, utilizando su huella génica, o determinar con bastante fiabilidad si un sospechoso dejó su huella génica.

• Otras aplicaciones en el campo de la minería, la agricultura, la ganadería, la industria y el medio ambiente.

Los alimentos transgénicos.

Un alimento transgénico es, en el caso de los vegetales, una planta en la cual, por medio de diversas técnicas, se le ha conseguido integrar un gen  capaz de producir una proteína.

Esta proteína puede ser por ejemplo, la Vitamina A (muy utilizada con el arroz). O en el caso de los animales puede ser la insulina o cualquier otra de interés médico, nutricional, etc. De esta forma podemos “enriquecer” a los alimentos otorgándoles capacidades que los hagan más nutritivos para poder alimentar a una población en constante crecimiento: variedades de cereales que soportan plagas y sequías, frutos que tardan más en madurar o en pudrirse. También se pueden elaborar productos que muchas personas necesitan para poder vivir (insulina por ejemplo), animales con órganos de características parecidas a los humanos para transplantes.
El nuevo gen contiene una  combinación de bases que origina la proteína que buscamos. El lenguaje del que habla la vida tiene G, C, T y A. Las combinaciones, si tuviéramos que elegir grupos de 3, serían
AAA         AAT         AAG        AAC y así sucesivamente, hasta constituir 27 posibilidades distintas. Cada una de estas combinaciones va a convocar a un aminoácido distinto. El material que constituye el nuevo gen  insertado en un ser vivo, está formado por los mismos ingredientes que el resto y se organiza igual. 

Problemas

• El principal problema es el de las patentes: las empresas de semillas patentan la nueva variedad conseguida mediante la adición de genes y en muchos casos, las hacen estériles, de tal forma que el agricultor no puede aprovechar los frutos conseguidos para obtener semillas.

• Se altera el orden natural, se manipulan las especies. 

• No se conocen sus efectos. Se plantea polémica ya que se utilizan genes de bacterias que manifiestan resistencia a distintos tipos de antibióticos y existe preocupación sobre si se extenderán bacterias cada vez más resistentes.  Peligro de manipular virus y bacterias patógenos creando seres vivos incontrolados que pueden llegar a afectar a nuestra propia especie.

• Ecológicos y culturales. Explotación de recursos del tercer mundo sin que a cambio les lleguen las ventajas de esta tecnología del siglo XXI. Se llegan a patentar especies autóctonas.

Células madre y clonación.
Las células madre son células indiferenciadas que poseen la capacidad de diferenciarse para generar uno o más tipos celulares.

Uso de células madre

• Regeneración de tejidos.

• Terapia génica.

• Experimentación de medicamentos sobre tejidos.

• Avance en investigación sobre cáncer y otras enfermedades.

Para obtener células madre necesitamos:

• Células madre embrionarias, para lo que es necesario disponer de embriones humanos, procedentes de excedentes de reproducción asistida o por fecundación in vitro, con todos los problemas éticos y legales que conlleva.

• Obtención a partir de células adulta reprogramadas.  El último sueño es conseguir células madre reprogramando las de cualquier tejido adulto, sin utilizar virus y sin que al final contengan modificación genética alguna. Desde 2007 se conseguían células madre  iPS reprogramando células de cualquier tejido (especializadas) de forma que volvieran a la infancia, y para ello se utilizaban cuatro genes introducidos mediante virus. La modificación permanente en el ADN de la célula que causaba la inserción hacía muy peligrosa su utilización en medicina, por el riesgo de cáncer, aunque está permitiendo avanzar mucho en la investigación en células madre.

Terapia génica
Consiste en manipular genéticamente células enfermas para que ellas mismas puedan producir las proteínas cuya falta o mal funcionamiento provoca la enfermedad: con la ayuda de un vector adecuado se introduce el gen correcto y se integra en el ADN de la célula enferma.
En el año 2002 se produjo el primer éxito importante de la terapia génica, corrigiéndose una inmunodeficiencia congénita en dos niños que se habían visto obligados a vivir en una burbuja estéril durante los primeros meses de su vida.

Hoy se trabaja marcando  genéticamente a las células tumorales de un cáncer para que el organismo las reconozca como extrañas y pueda luchar contra ellas.
Clonación
Ian Willmut en 1997, clona el primer mamífero, la famosa oveja Dolly. Reemplazó el ADN de un óvulo normal con el ADN de una oveja adulta, y lo insertó en otra oveja, transformándose la célula adulta en una célula embrionaria que fue capaz de originar un feto del que se formó "Dolly". 
Este proceso biotecnológico no implica manipulación de genes, sino de núcleos y células, por lo que en sentido estricto no podemos hablar de Ingeniería Genética.  Poco después, se “fabricó” a Polly, oveja clonada con genes humanos y que abre el camino a producir mamíferos clonados que serán fábricas de fármacos, de órganos.
En la especie humana se producen clones de forma natural en el caso de los gemelos idénticos. Para hacerlo artificialmente, hay dos caminos:

• Disociar las células del embrión.

• Transferencia nuclear, tipo a la de Dolly.

Las aplicaciones:

• Clonación reproductiva, para mejora en ganadería, o conservación de especies en peligro. No se plantea para el ser humano.

• Clonación terapéutica, para obtener células madre embrionarias, para trasplantes.

Los problemas éticos y legales que plantea, se intentan evitar con el uso de células madre adultas, con células del cordón umbilical.

Riesgos de la Biotecnología
Ecológicos
El mantenimiento de la diversidad biológica ha sido la manera de luchar frente a las plagas. El monocultivo hace que las cosechas sean más vulnerables a las enfermedades. Ejemplos:
-Las patatas se descubrieron en el Nuevo Mundo y pronto se convirtieron en parte importante de la dieta de los europeos. En 1845 en Irlanda, apareció una plaga que se prolongó durante varios años, que supuso la muerte de más de un millón de personas y la emigración a Norteamérica. La patata originaria procedía de una reserva génica, vulnerable a la plaga, pero había otras variedades resistentes, que empezaron a utilizarse entonces. Algo parecido ocurrió con la roya del café que devastó los cafetales de la India y de Ceilán en 1870. Posteriormente el arroz, el maíz y el trigo han sufrido desastres de este tipo por la propensión a plantar monocultivo.
Esta tendencia se está intensificando: la pérdida de diversidad genética en la Tierra está causando una pérdida en la biodiversidad, que la FAO estima podrá ser de 40.000 especies vegetales para mediados del siglo XXI.
Sanitarios: Consumir ADN de los organismos transgénicos puede tener efectos secundarios desconocidos, provocados por la Inserción de genes extraños en animales.
Sociales.  Por el uso de patentes que afectan a determinadas poblaciones. Revisa el ejemplo del maíz de la polémica. Por la realización de estudios génicos previos al empleo de un aspirante.

El proyecto genoma humano

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