ADN Recombinante Tecnología

Tecnología del ADN recombinante

La tecnología del ADN recombinante es un conjunto de técnicas que permiten analizar y manipular la información genética. Su aparición revolucionó la forma de estudiar la estructura y la función de los genes. También posibilitó una nueva compresión de la salud humana, al permitir el diagnóstico preciso de las enfermedades hereditarias.

El desarrollo de nuevas formas de estudio del ADN, que empezó a mediados de la década de 1970, condujo a aproximaciones científicas radicalmente nuevas. La tecnología del ADN recombinante, mediante la cual los científicos combinan en el laboratorio ADN de diferentes organismos. Uno de los objetivos de esta tecnología es permitir que los científicos obtengan copias de un segmento de ADN específico para poder estudiarlo. Puesto que continuamente emergen nuevos métodos para analizar el ADN.

Una de las áreas de estudio que está avanzando rápidamente es la ingeniería genética, la modificación del ADN de un organismo para producir nuevos genes con nuevos rasgos. La ingeniería genética se puede presentar de muchas formas, albergando desde la investigación básica hasta la producción de cepas bacterianas que producen útiles productos proteínicos, hasta el desarrollo de plantas y animales que expresan genes foráneos y que son útiles para la agricultura.

En las últimas décadas, la capacidad de manipular el genoma de organismos tanto procariontes como eucariontes alcanzó niveles antes inimaginable. La ingeniería genética, que permite manipular la información genética de un organismo y, en consecuencia, los productos de su expresión génica, ha extendido su influencia fuera del ámbito de los laboratorios de investigación, de tal manera que hoy influye sobre nuestra vida en forma cotidiana. La nuestra es, sin duda, una época interesante y, por esa razón, es importante estar atentos a los descubrimientos que se producen. El desarrollo de la biotecnología moderna, impulsado por un fuerte incentivo económico, hacen que la ingeniería genética sea presentada como una clave para resolver algunos de los problemas que requieren urgente solución : enfermedades como el cáncer y el SIDA, el incremento de la población junto con la disminución de los espacios destinados a la agricultura o el aumento de los desechos tóxicos por parte de las industrias, entre muchos otros. La ingeniería genética aparta nuevas herramientas para enfrentar algunos aspectos vinculados con estos problemas pero, a su vez, introduce problemas nuevos tanto técnicos como éticos, que deben ser considerados por el conjunto de la sociedad.

Al revelar los métodos mediante los cuales las células procesan, añaden, eliminan y transfieren información genética, los biólogos moleculares abrieron el camino para el desarrollo de sus propias manipulaciones genéticas. Desde comienzos de la década de 1970, se han desarrollado técnicas de ingeniería genética que permitieron analizar y manipular el ADN. Este conjunto de técnicas, conocida como tecnología del ADN recombinante, permitió investigar algunos aspectos de la estructura y la función de los genes, en especial de los genes eucariontes, que eran inaccesibles por otros métodos. Posibilitó también, de manera repetida y contundente, una nueva comprensión de la genética humana, ya que esta tecnología, todavía joven, permite el diagnóstico, en muchos casos precisos, de varias enfermedades hereditarias. También es probable que en el futuro pueda contribuir a su tratamiento.

El desarrollo de la clonación de ADN, de la ingeniería genética, y de técnicas relacionadas ha transformado la visión de la biotecnología, es decir la utilización de organismos para desarrollar productos útiles.

Ingeniería genética

La ingeniería genética consiste en la introducción de genes en el genoma de un individuo que carece de ellos. Para ello se utiliza un conjunto de técnicas biotecnológicas importantes que han permitido conocer los mecanismos que regulan la decodificación y expresión de los genes para poder manipularlos; entre estas técnicas se encuentran las siguientes:

Técnica del ADN recombinante

Permite cortar, aislar, pegar, reproducir y secuenciar fragmentos específicos de ADN y obtenerlo en cantidades ilimitadas con los genes que se deseen. Este ADN se incorpora a la célula de otro organismo (bacteria, hongo, planta o animal) para "expresar" la información del gen deseado. Un ADN recombinante es cualquier molécula de ADN formada por la unión de segmentos de ADN de origen diferente.

Esta técnica presenta varias etapas, que son:

Corte específico del ADN: en fragmentos pequeños mediante enzimas de restricción (enzimas aisladas en bacterias) que reconocen una secuencia específica de nucleótidos y cortan en ese punto cada una de las cadenas de ADN.

Los extremos quedan libres (extremos pegajosos) y pueden unirse a otros fragmentos de ADN que hayan sido cortados por la misma enzima de restricción.

Después de cortados los fragmentos, se separan por tamaños a fin de estudiarlos por separado mediante la técnica de electroforesis. Un gen puede contarse en varios fragmentos o un fragmento puede contener varios genes; estas dos posibilidades deben confirmarse antes para hacer los estudios deseados.

Clonación del ADN

En la tecnología del ADN recombinante, los científicos usan enzimas de las bacterias, conocidas como enzimas de restricción, para cortar moléculas de ADN sólo en sitios específicos. Las enzimas de restricción permiten a los investigadores cortar el DNA en fragmentos manejables. Cada fragmento se incorpora entonces en una molécula de vector adecuada, un transportador capaz de transportar el fragmento de ADN al interior de una célula. Los bacteriófagos y las moléculas de ADN denominadas plásmidos son dos ejemplos de vectores. El ADN bacteriano es circular: un plásmido es una molécula de ADN circular separada y mucho más pequeña, que puede estar presente y replicarse en el interior de una célula bacteriana. Los investigadores introducen plásmidos en las células bacterianas mediante el método conocido como transformación, la captación de ADN foráneo por parte de las células. Para que la transformación sea eficiente, el investigador altera la célula químicamente o por electroporación para que la membrana plasmática sea permeable a las moléculas de ADN plasmídico. Una vez que un plásmido entra en una célula, se replica y se distribuye a las células hijas durante la división celular. Cuando un plásmido recombinante, se replica de esta manera, se producen muchas copias idénticas del ADN foráneo.

Esta técnica consiste en que de un fragmento de ADN se obtienen miles de copias idénticas. Lo primero que hay que hacer es obtener una molécula de ADN recombinante que se desea clonar y un vector de clonación. Los vectores de clonado (moléculas de ADN que se autorreplican dentro de células portadoras) células portadoras, los cuales se requieren para su recombinación. Los vectores de clonación utilizados son los plásmidos, virus de tipo bacteriófago, los yac y los bac.

Los plásmidos son moléculas de ADN circular, de menor tamaño que el cromosoma, que tienen su propio origen de replicación independiente del cromosoma bacteriano.

En los bacteriófagos, el proceso de inserción de un gen es similar al seguido en los plásmidos. Una vez que se elige el gen deseado se inserta en el ADN vírico, luego se ensamblan las diferentes partes del virus, que vuelve a quedar completo, pero ahora con el gen que se desea replicar.

La tecnología del ADN recombinante no se desarrolló rápidamente. Después de décadas de investigación básica y de una extensa acumulación de conocimientos, la tecnología se volvió factible y disponible para muchos científicos que ahora utilizan estos métodos.

Biblioteca genómica o genoteca de ADN

En la ingeniería genética con frecuencia es necesario aislar fragmentos de AND; para ello se utilizan bibliotecas genómicas, que son todos los clones de moléculas de ADN que codifica para las proteínas y su almacenamiento de genes de un organismo determinado que ya han sido secuenciados. En esta técnica se fragmenta todo el ADN de una célula mediante una enzima de restricción y se incorporan los fragmentos que sí codifican a los vectores de clonación, con lo que se forma ADNc (complementario) y la colección completa de estos clones da lugar a una biblioteca de ADN.

Localización de un gen. Después de tener la biblioteca genómica, para elegir el gen que codifica para una proteína determinada, se usa un método que consiste en realizar una hibridación del ADN mediante una sonda genómica o sonda de ADN que es un fragmento de ADN de cadena sencilla marcado fluorescentemente o radiactivamente, cuya secuencia de nucleótidos es complementaria de no ser el grado de parentesco entre dos o más ADN. Este procedimiento se ha usado con gran éxito en la medicina legal para encontrar al culpable de un crimen o para determinar la paternidad de un individuo. Mediante esta técnica se puede detectar el parentesco por medio de la autorradiografía.

Secuenciación de un gen

Otra técnica de la ingeniería genética es la determinación de la secuencia de nucleótidos de una molécula de ADN. Actualmente se han desarrollado muchas técnicas y procedimientos automatizados que permiten la secuenciación de forma rápida y eficiente, lo cual ha permitido

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