¿Qué es la ingeniería genética? – Definición y ejemplos

Una breve historia de la diabetes y la insulina

La diabetes es una enfermedad en la que el paciente tiene problemas para regular su nivel de glucosa en sangre. Hasta principios de la década de 1900, esta era una enfermedad mortal. Los niveles de glucosa desequilibrados provocarían coma y eventualmente la muerte. Podría decirse que uno de los mayores descubrimientos médicos del siglo XX fue el desarrollo de la tecnología de la ingeniería genética. Imaginémonos en la piel de los científicos que luchan por desarrollar una cura para la muerte inducida por la diabetes.

Para algunos pacientes diabéticos, los niveles de glucosa no controlados son simplemente el resultado de la falta de una hormona llamada insulina. La insulina facilita el transporte de glucosa a las células, reduciendo así los niveles de glucosa en sangre. Si eso es cierto, deberíamos poder tratar esta forma de diabetes proporcionando insulina al paciente diabético. Bueno. Es más fácil decirlo que hacerlo. ¿De dónde vamos a conseguir toda esta insulina?

Los científicos finalmente determinaron que la insulina purificada de animales como el ganado o los cerdos era suficiente para tratar la deficiencia de insulina en estos pacientes diabéticos. Si bien este fue un gran avance médico, el sustituto animal no estuvo exento de efectos secundarios. Algunos pacientes sufrieron una reacción alérgica. Como veremos, la ingeniería genética eventualmente resolvería este problema y allanaría el camino para un campo completamente nuevo de posibilidades científicas y médicas.

Ingeniería genética

La ingeniería genética es el proceso mediante el cual los científicos modifican el genoma de un organismo. La creación de organismos modificados genéticamente requiere ADN recombinante . El ADN recombinante es una combinación de ADN de diferentes organismos o diferentes ubicaciones en un genoma dado que normalmente no se encontraría en la naturaleza.

En la mayoría de los casos, el uso de ADN recombinante significa que ha agregado un gen adicional a un organismo para alterar un rasgo o agregar un rasgo nuevo. Algunos usos de la ingeniería genética incluyen mejorar la calidad nutricional de los alimentos, crear cultivos resistentes a las plagas y crear ganado resistente a las infecciones.

Organismos OGM

Estamos luchando con el hecho de que algunos pacientes diabéticos están experimentando una reacción alérgica en respuesta a la insulina aislada de vacas y cerdos. La solución obvia es administrar a los pacientes insulina humana en lugar de insulina animal. Inyectar a los pacientes con proteína humana purificada debería minimizar la reacción alérgica que están experimentando los pacientes, pero purificar la insulina del tejido humano no es práctico. Es por eso que en este momento se usa insulina de ganado o porcino.

Veamos cómo la ingeniería genética abrió la puerta a la producción masiva de insulina en lugar de purificarla del tejido animal, humano o de otro tipo.

Organismo huésped

El organismo que se modifica en un experimento de ingeniería genética se denomina huésped . Dependiendo del objetivo del experimento de ingeniería genética, el huésped podría variar desde una célula bacteriana hasta una célula vegetal o animal o incluso una célula humana. Puede adivinar que los científicos eligieron una célula humana o animal para producir insulina. Si es así, es posible que se sorprenda al descubrir que los científicos, en cambio, utilizaron células bacterianas para producir insulina humana.

Las células bacterianas, vegetales y animales pueden modificarse mediante ingeniería genética.

Hay muchas razones por las que las bacterias juegan un papel importante en muchos experimentos de ingeniería genética. Considere el espacio requerido para albergar animales más grandes. Las bacterias son pequeñas y relativamente económicas de mantener en comparación con la mayoría de las alternativas. Considere el tiempo necesario para criar animales más grandes. Las bacterias se reproducen mucho más rápidamente. Finalmente, considere el objetivo final. Es más fácil sobreexpresar y aislar moléculas de una célula bacteriana que de células específicas en un huésped multicelular.

Vector

El vehículo utilizado para transferir material genético a un organismo huésped se llama vector . Los científicos suelen utilizar plásmidos, virus, cósmidos o cromosomas artificiales en experimentos de ingeniería genética. Analicemos cómo funcionan algunos de estos vectores.

Si recuerda la biología de un virus, probablemente pueda imaginar cómo podría usarse en un experimento de ingeniería genética para transportar el ADN de un organismo a otro. El virus básicamente sirve como una jeringa biológica para inyectar ADN en la célula huésped. Normalmente, este ADN inyectado conduciría a una infección viral. Sin embargo, los científicos diseñan un vector viral diseñado mediante ingeniería genética para inyectar ADN de interés. En este caso, sería el gen de la insulina humana.

Los científicos transfieren material genético a un organismo huésped mediante un vector.

Sin embargo, el vector elegido para el experimento de insulina original no era un virus. En cambio, los científicos utilizaron un plásmido bacteriano. Un plásmido bacteriano es un pequeño círculo de ADN que se encuentra típicamente en bacterias y que está separado de la mayoría del ADN bacteriano ubicado en el nucleoide. Los científicos usan plásmidos con frecuencia como vector para el ADN que están estudiando en un experimento.

Exploraremos las características y la función de los plásmidos bacterianos en otra lección. Basta decir por ahora que un plásmido es un vector que permite a los científicos modificar genéticamente una célula bacteriana, en este caso, para que pueda producir insulina humana.

Resumen de la lección

En resumen, la ingeniería genética es el proceso mediante el cual los científicos modifican el genoma de un organismo. El ADN recombinante es una combinación de ADN de diferentes organismos o diferentes ubicaciones en un genoma dado que normalmente no se encontraría en la naturaleza. OGM significa organismo modificado genéticamente.

Un huésped es el organismo que se modifica en un experimento de ingeniería genética. El vector es el vehículo utilizado para transferir material genético a un organismo huésped. Un plásmido es un pequeño círculo de ADN que se encuentra típicamente en bacterias y que está separado de la mayoría del ADN bacteriano ubicado en el nucleoide.

En nuestro ejemplo de insulina, los científicos crearon ADN recombinante agregando el gen de la insulina humana a un vector plasmídico bacteriano. Al insertar este plásmido en una célula bacteriana huésped, la célula bacteriana transgénica resultante fue modificada genéticamente para producir insulina humana. Exploraremos los detalles de cómo se puede lograr esto en lecciones posteriores.

Resultado de aprendizaje

Después de ver esta lección, debería poder:

• Definir términos clave, incluida la ingeniería genética, OMG, plásmido y vector.
• Describir el papel del ADN recombinante en la ingeniería genética.
• Identificar las características de las bacterias útiles para la ingeniería genética.
• Comprender las formas en que se transfiere el material genético a los organismos huéspedes.