Biotecnología moderna

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Biotecnología moderna
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Concepto:Utilización de nuevas técnicas del ADN recombinante de cultivo de células, tejidos y anticuerpos monoclonales.

Biotecnología moderna o Tercera generación. Es la aplicación comercial de organismos vivos o sus productos, la cual involucra la manipulación deliberada de sus moléculas de ADN esto implica una serie de desarrollo en técnica de laboratorio, que durante las últimas décadas, han sido responsable del interés científico y comercial de la biotecnología.

Contenido

Necesidades y antecedentes a la biotecnología moderna

La biotecnología moderna basada en la utilización de las nuevas técnicas del ADN recombinante, los anticuerpos monoclonales y los nuevos métodos de cultivos de células y tejidos. Estos son sistemas novedosos utilizados para alterar o modificar las propiedades genéticas de los organismos de una forma totalmente dirigida.

En el siglo XX comenzaron a realizarse una serie de descubrimientos que permitieron sentar las bases para su desarrollo ulterior como:
1940 descubrimiento del ADN como material de los genes y se le considera el factor transformante.

1953: Watson y Crick describen la estructura doble hélice del ADN.

1956: Se descubre la enzima que interviene en la síntesis de los ácidos nucleicos y se aisló la enzima ADN polimerasa I, identificando el mecanismo de la replica del ADN.

1966: Elucidación del código genético. Se demuestra que la secuencia de 3 nucleótidos determina cada uno de los 20 aminoácidos, se descubre que el código genético es universal, funciona de igual forma en todos los organismos vivos desde los microorganismos más simples hasta el hombre.

1970: Se identifican las enzimas específicas que cortan y enlazan al ADN, permitiendo modificar e intercambiar el ADN de cualquier organismo vivo a otro.

1973: Se logran introducir fragmentos de ADN en una bacteria, capaz de sintetizar una proteína humana.
Este desarrollo permitió avances acelerados en las técnicas de Biología Molecular.

Ingeniería genética

Todo organismo vivo tiene determinadas moléculas donde está guardada la información de cómo producir las sustancias necesarias para la vida. A esta molécula se le denomina ADN.

Las tecnologías de ADN ofrecen muchas posibilidades en el uso industrial de los microorganismos con aplicaciones que van desde producción recombinante de fármacos terapéuticos, vacunas, productos alimentarios y agrícolas.

A su vez, esta metodología de producción de sustancias por la vía del ADN recombinante tiene gran impacto en el costo de fabricación del producto y sobre todo en la seguridad para el consumidor y el productor.

Mediante la Ingeniería Genética se logra un aumento de la capacidad productiva, mayor seguridad de producto tanto para el consumidor como para el productor, costos de producción más bajos.

Aplicaciones de la ingeniería genética

Los organismos utilizados hoy en día en Biotecnología pueden ser tan complejos como el ganado vacuno, o tan simple como la levadura utilizada para la producción de cerveza o del pan.

Los procedimientos de Ingeniería Genética permiten desarrollar procesos biotecnológicos con diferentes tipos de células, para las cuales se han creado vectores declinación que poseen las secuencias de ADN adecuadas.
El amplio conocimiento sobre el genoma y las proteínas de la bacteria Escherichia coli, la convirtieron en una de los organismos más utilizados en el desarrollo y aplicación de esta ciencia.

Las técnicas biotecnológicas modernas se agrupan en dos grande grupos: Tecnología del ADN y cultivo de tejidos. La primera involucra la manipulación de genes que determinan las características celulares de plantas, animales y microorganismos.

La segunda trabaja a un nivel superior de células (con sus componentes: membranas, cloroplastos, mitocondrias, e incluye células, tejidos y órganos que se desarrollan en condiciones controladas.

Biotecnología en la salud humana

En la esfera de la salud humana durante la década de 1980,la biotecnología, llevó al descubrimiento y producción de los primeros productos comerciales como la insulina humana, la hormona del crecimiento humano y posteriormente el activador Tisular del Plástiminógenico así como un número de polipéptidos y proteínas biológicamente activos. Surge en 1976 con la fundación de la compañía Genentech, EUA en 1991.

En el campo humano, la biotecnología ha permitido el desarrollo de los anticuerpos monoclonales, en el uso de plantas transgénicas para la producción de proteínas terapéuticas y de fármacos, así como la vacuna contra la Hepatitis A

Ha permitido el desarrollo de técnicas para el diagnóstico de enfermedades infecciosas o de desajuste genéticos, a partir de las aplicaciones de la tecnología de ADN, como la de diagnosticar infecciones virales, bacterianas o fúngicas, distinguir entre individuos cercanamente emparentados o mapear la localización específica de los genes a lo largo de la molécula de ADN en las células.

La tuberculosis, el SIDA, la popilomatosis y muchas otras enfermedades infecciosas, adicionalmente a los desórdenes heredados como la fibrosis quística o la anemia falciforme.

Los productos como los anticuerpos monoclonales y los antígenos recombinantes se emplean en el diagnóstico de enfermedades del hombre y en muchas aplicaciones agrícolas importantes en la identificación de patógenos de plantas y animales con implicaciones económicas en el monitoreo y control de plagas.

Biotecnología vegetal

En el desarrollo de la Biotecnología vegetal hay dos componentes importantes e independientes: cultivo de tejidos y la investigación en Biología molecular. Los estudios rigurosos y completos se iniciaron en 1970.

Surgimiento

Las bases científicas para el desarrollo de los sistemas de cultivo de células y tejidos vegetales se fundamentan en la teoría celular de Shleinden 1838 y Schwann 1839 la cual enuncia que las células individuales en un organismo tienen la capacidad de vida independiente y en el concepto Darviniano de regulación hormonal del crecimiento vegetal, Darwin, 1890.

Hacia 1830 comenzaron los estudios organizados. Se vieron fuertemente influenciados por el descubrimiento en 1935 de la primera sustancia natural reguladora del crecimiento vegetal, la auxina ácido indolacético.

En 1934 Roger Gautheret en Estados Unidos y Pierre Nobercourt en Francia comenzaron el experimento de crecimiento ilimitado de raíces de plantas y células en cultivo y a la organogénesis in vitro.

El cultivo de células de raíces de plantas de tomate infectadas con virus, White también observó que raíces subcultivadas frecuentemente se encontraba libres de virus.
Esto permitió que l uso de meristemo para la eliminación de virus y la micropropagación industrial, sentó las bases para el trabajo actual de micropropagación industrial a nivel mundial.

El descubrimiento de las citoquininas y, fue una piedra angular importante en el desarrollo de técnicas para la regeneración de plantas completas a partir de células de cultivo.
En 1980 la regeneración de plantas estuvo limitada a algunas especies dicotiledóneas como modelo, y las mayoría de las especies de leguminosas, monotiledóneas y leñosas continuaban siendo recalcitrantes al crecimiento sostenido y regeneración en cultivo in vitro.

El aislamiento 1969 y fusión 1970 de protoplasto vegetales, y regeneración de plantas ha sido de gran utilidad para la introducción directa de ADN llevando a la obtención de plantas trangénica y a estudios básicos en función de promotores y genes reguladores.

Biotecnología animal

Las aplicaciones iniciales, se dirigieron a sistemas de diagnósticos, nuevas vacunas y drogas, fertilización de embriones in vitro uso de hormonas de crecimiento, administradas o vía transgénesis con el fin de incrementar el crecimiento y la producción de leche, los alimentos animales y los aditivos de alimentos.

La inseminación artificial de bovinos ha estado disponible por muchos años, en los últimos veinte años se han desarrollado técnicas que permiten la transferencia de embriones de cirugía. Esta ha llevado al desarrollo de otros servicios como el sexaje, técnica de congelamiento y otros.

Para las enfermedades animales se han desarrollado numerosas vacunas más estables y fáciles de producir contra enfermedades porcinas y bovinas. Marcadores moleculares basados en ADN se utiliza para agilizar la selección de los procesos tradicionales de mejoramiento, aplicables tanto a animales como plantas.

La clonación somática ofrece nuevas posibilidades en el mejoramiento animal, conservación de recursos genéticos animales y como herramienta de mayor efectividad para la investigación y entrenamiento.

Las técnicas relacionadas con la transferencia de embriones, criopreservación de embriones y semen , inseminación artificial son ampliamente utilizadas en plantas.

Los conocimientos de la Biología Molecular de la mayor parte de los patógenos que afectan a las plantas han permitido el empleo de técnicas basadas en la detección de sus ácidos nucleicos, conocidas como hibridación molecular.

En el presente se ha incorporado a la bacteria la herramienta de diagnóstico la técnica Reacción en Cadena de la Polimerasa PCR permite detectar la presencia de ADN de los patógenos aún cuando estos estén en cantidades pequeñas y en fase tempranas de los procesos infecciosos.

Véase además

Fuentes

  • Curso de Introducción a la Biotecnología. Universidad para todos.
  • Revista Biotecnología Aplicada.Vol 16 y 17.