¿Qué es la información heredable?
¿Alguna vez ha considerado cómo obtiene sus rasgos? ¿Qué te hace tener la piel oscura o el cabello rizado? ¿Por qué tus ojos son marrones y no verdes? La respuesta es información heredable o su ADN. El ADN contiene todas las instrucciones para hacerte tú. Las diferentes especies tienen un ADN diferente que las hace únicas. Hoy en día, los científicos pueden manipular o cambiar información hereditaria para crear células e incluso organismos completos con rasgos deseables. Hoy, veremos algunas de las técnicas que utilizan los científicos para hacer esto y sus aplicaciones.
Organismos genéticamente modificados
Un organismo modificado genéticamente es un ser vivo en el que los científicos han alterado su ADN. Aunque los organismos genéticamente modificados han recibido mala prensa últimamente, en realidad tienen muchos usos tanto en investigación como en productos de consumo. Dependiendo del organismo que se esté modificando, los científicos utilizan diferentes técnicas de modificación. A continuación, veremos cada uno en detalle.
Transfección
Los científicos utilizan un proceso llamado transfección para introducir el ADN extraño en la célula. Después de cortar el ADN deseado de la especie original y hacer copias, las células se combinan con el ADN. Las células se tratan con productos químicos o se someten a electroporación , donde se estimulan con electricidad. La electricidad abre agujeros en la membrana, lo que facilita la entrada del nuevo ADN. Piense en ello como abrir un pastel para rellenarlo con crema. La masa es la celda y, aunque daña, es necesario cortar los agujeros para rellenarla. Parte del nuevo ADN se incorporará al genoma de la célula, y la célula comenzará a seguir las instrucciones como si fueran las suyas propias, produciendo la proteína deseada. Un ejemplo importante de transfección es en bacterias, organismos unicelulares que tienen su ADN flotando libremente en la célula. Las bacterias se pueden utilizar como fábricas para producir proteínas que los humanos necesitan para la medicina. La insulina es una de esas proteínas producidas de esta manera. La insulina es un medicamento que se usa para tratar la diabetes. Los diabéticos no producen suficiente insulina o no responden a las señales de insulina. Estos pacientes necesitan inyectarse insulina adicional para mantener sus niveles de azúcar en sangre estables y saludables. Las bacterias se han manipulado genéticamente para producir la proteína de la insulina mediante transfección. Las bacterias producen y secretan la insulina y los científicos pueden recolectarla y purificarla para los pacientes. Dado que las bacterias crecen tan rápido, estos organismos son centrales de producción y producen mucha insulina en poco tiempo.
Transducción
Los científicos también quieren cambiar el ADN de las células animales, como cuando investigan enfermedades como el cáncer. Los científicos cambian genes en células sanas y observan cualquier cambio que pueda conducir a una enfermedad, arrojando luz sobre las causas originales. Aunque la transfección se usa en células animales, puede ser difícil para las células, provocando una muerte celular excesiva, lo que hace que el proceso sea ineficaz. A veces, los científicos usan un virus para insertar ADN dentro de la célula durante un proceso llamado transducción viral . La transducción también se usa para manipular bacterias, aunque es una técnica más común para los científicos que estudian enfermedades humanas. Los científicos usan un tipo especial de virus para las células animales llamado retrovirus . Los retrovirus como el VIH ingresan a las células e insertan su ADN en el genoma, o el ADN dentro de la célula huésped. Los científicos pueden utilizarlos como un buque de carga para introducir el ADN deseado en la célula. El virus está cargado con los genes que deben insertarse y las células se infectan. Luego, algunas células expresan el nuevo ADN y pueden usarse en experimentos.
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Clonación
La modificación genética no solo involucra células individuales. Los científicos tienen la tecnología para crear animales enteros modificados genéticamente, como la oveja Dolly, el primer animal clonado. Sin embargo, la creación de un animal transgénico es más complicada que la modificación de una sola célula. Los clones son animales genéticamente idénticos y tienen usos prácticos en la agricultura y la investigación genética. Para crear un clon, los científicos utilizan un proceso llamado transferencia nuclear . En este proceso, extraen un núcleo de una célula del animal a clonar, el donante nuclear. Luego toman un óvulo y extraen el núcleo. El núcleo de la donante se implanta en el óvulo, que luego se implanta en una madre sustituta. El huevo se convierte en un animal completo, al igual que durante el desarrollo normal. Cuando el animal nace, tiene la misma estructura genética que el donante nuclear, produciendo un clon genético.
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Knockouts y Knockins
Los animales también pueden modificarse genéticamente a menor escala. A veces, los científicos solo quieren manipular un gen, no cambiar el genoma completo como la clonación. A veces, los científicos quieren evitar que un gen funcione correctamente, ver qué le pasará al animal y así inferir lo que hace el gen. Este tipo de manipulación genética se denomina animal knockout . Cuando los científicos agregan genes adicionales a un animal, se les llama knockin . Un famoso ratón knock-out es el ratón leptina. Los científicos descubrieron que la eliminación del gen que codifica una hormona llamada leptina conducía a un aumento masivo de peso que no podía ser modulado solo por la dieta, lo que proporciona información sobre enfermedades relacionadas con el peso, como la obesidad.
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Para hacer esto, los científicos necesitan células madre embrionarias del animal, que se pueden obtener del cordón umbilical o de los embriones. Luego usan la transfección o transducción para cambiar los genes como quieran, ya sea desactivando genes o agregando genes diferentes. Las células que han cambiado con éxito se implantan en una madre sustituta donde se desarrollan y nacen normalmente. Por lo general, los científicos usan algún tipo de marcador para ayudar a determinar qué ratones han sido modificados genéticamente, como un cambio en el color del pelaje además del gen de interés.
Resumen de la lección
El ADN es información hereditaria y es responsable de todos nuestros rasgos. Los científicos pueden modificar genéticamente organismos para cambiar su ADN. La transfección es el proceso de introducir ADN extraño en una célula utilizando productos químicos o electroporación . Esto tiene éxito con las bacterias, pero puede dañar las células animales, por lo que los científicos a veces usan la transducción con retrovirus en su lugar. Se pueden clonar animales enteros o se pueden alterar genes específicos en ratones knockout o knockin .
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