Biotecnología e ingeniería genética en el desarrollo de nuevos fármacos

Biotecnología e ingeniería genética en el desarrollo de nuevos fármacos.

 Parte I. Tecnología del ADN y proteínas recombinantes

Introducción

La biotecnología se define como organismos o moléculas biológicas, que se utilizan en la producción industrial.

La industria de la biotecnología se ha desarrollado de manera más dinámica durante los últimos 30 años del siglo XX y tiene un gran impacto en la industria farmacéutica.

Los procesos biotecnológicos básicos más utilizados en la industria farmacéutica, además de la tecnología del ADN recombinado, e incluidos dentro de esta mutagénesis dirigida, son los biocatalizadores, la tecnología de anticuerpos monoclonales, la tecnología de vacunas, la ingeniería metabólica y la terapia génica.

Tecnología de ADN recombinante

Esta tecnología tan revolucionaria fue propuesta la primera vez como una idea por Peter Lobban, esta técnica consiste en crear DNA de forma artificial. Las aplicaciones de esta son variadas, es por ello por lo que su impacto es notorio en varios sectores, tales como la medicina y la industria alimentaria.  

De esta forma se han logrado crear incluso nuevas especies de seres vivos, el DNA recombinante abarata también los costos, tal es el caso de la producción de la insulina humana. Sin embargo, existen muchos dilemas éticos y regulaciones legales que limitan esta ciencia.

¿Cómo obtener genes?

A través del empleo de enzimas es posible aislar genes, los dos grupos importantes son las endonucleasas de restricción y las ligasas, estas funcionan como tijeras y resistol de forma respectiva. Es decir, las enzimas de restricción cortan y las ligasas pegan el gen deseado en el vector adecuado. De no emplearse enzimas de restricción los cortes serían de forma aleatoria, lo cual produciría fragmentos de distintos tamaños y sin un uso particular.

Introducción de un gen en un vector

Después de lograr cortar el fragmento de DNA deseado se procede a insertarlo en un vector. Se entiende entonces que hay por lo menos dos fuentes de DNA, el huésped y el donador. Se suele usar como vector un plásmido bacteriano debido a las ventajas que presenta, sin embargo, también se suele emplear vectores de polímeros por su bajo costo de producción y alta eficiencia.

Transferencia de vector recombinante a la célula

Para poder amplificar el DNA recombinante se introduce el vector en la célula de la bacteria, este proceso se conoce como transformación. Algunos de los factores importantes para facilitar el proceso de transferencia es exponer a la bacteria a sal y agregar calor. Otro método es la microinyección, esta consiste en poner de forma directa el material genético dentro del núcleo de la célula, esto aplica para células animales y vegetales.

Selección de transformantes e identificación de recombinantes

Después de implementar el vector, se deben cultivar las bacterias en una base selectiva, su composición depende de cual factor permite el crecimiento de los organismos seleccionados. Este factor puede ser un plásmido de un gen que codifica una proteína, excluyendo el antibiótico.  Permite la identificación de las células mutantes ya que a pesar de las sustancias dañinas presentes, estas crecerán. No todos los vectores tienen un gen clonado y para comprobar cuáles genes son los que tienen el vector con el gen se usa inactivación insercional I.

Clonar el nuevo fragmento de DNA puede llevarse a cabo en el centro del gen que está presente en el vector, cuando tiene secuencias restrictivas características. También si una abertura al gen tiene codificadas proteínas de resistencia a un antibiótico, algunas células del hospedero que contienen ese vector no serán inmune también.

Pasos para llevar a cabo la tecnología de ADN recombinante:

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Producción de insulina humana

A principios de los años ochenta, la producción microbiana de la insulina humana logró entrar al mercado farmacéutico gracias a la tecnología del ADN recombinante. La función de la insulina es regular el nivel de glucosa en la sangre. Antes de que se utilizara la técnica del ADN recombinante, se obtenía mediante la extracción de una hormona del tejido pancreático de bovinos o porcinos. Se construian cadenas A y B las cuales eran sintetizadas químicamente y eran insertadas en el gen de d-galactosidase, controlados por el promotor  X lac. La insulina de las cadenas A y B transformadoras fueron cultivadas en células en grandes cantidades, estas células eran lisadas y la insulina de las cadenas A y B eran purificadas.

Otro método efectivo es la producción de proinsulina completamente entera, las cuales unen las cadenas A y B con una cadena C. La hormona que resulta de esta combinación es limpiada y la cadena C es removida proteolíticamente. La insulina Lispro es la primera en el mercado, la cual tiene una secuencia de aminoácidos idéntica a la insulina de los humanos, solo con una alteración: una inversión en la secuencia prolina-lisina en la posición 28 y 29 de la cadena B. La formulación del producto final contiene también m-cresol (sirve como estabilizador y preservador), óxido de zinc (estabilizador), glicerol, y un buffer con base fosfatada.

Producción del medicamento contra los coágulos de sangre-ACTIVASE®

Activase es un fármaco que disuelve los coágulos en los vasos sanguíneos y se utiliza para  tratar ciertas enfermedades como la necrosis miocárdica y la embolia pulmonar. Este medicamento es una alteplasa, el cual es un activador del plasminógeno tisular (t-PA) y se produce mediante la técnica de ADN recombinante.

El activador del plasminógeno tisular es una glicoproteína que pertenece a un sistema encargado de regular el flujo sanguíneo. Por otro lado, el t-Pa es una enzima que activa el plasminógeno a su forma catalítica, mejor conocida como plasmina. La plasmina es responsable de la fibrinólisis, la cual es una descomposición de las trombosis.

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