Ingeniería genética ¿Qué es, cuál es su origen y cómo evolucionará en el futuro?

Diversos estudios aseguran que la opinión de las personas en cuanto a la biotecnología está dividida. Hay quienes valoran los grandes aportes para lograr vacunas eficaces contra diversas enfermedades, pero cuestionan los procesos de manipulación, especialmente en áreas como la alteración genética de los animales.

En otro ámbito que ha generado mucha polémica, es en la agricultura. Algunos la consideran un aliado a los cultivos tradicionales y es considerada una estrategia ideal para mejorar la productividad, tomando en cuenta el efecto que tiene el cambio climático en el medio ambiente, ayudando a la resistencia de las plantas ante las plagas.

En este tutorial encontrarás todo lo relacionado con la ingeniería genética, los principales tipos de manipulación, métodos, aplicaciones, usos y logros que se han conseguido, los proyectos que se están ejecutando y los que vendrán a futuro.

¿Qué es la ingeniería genética?

Esta ciencia conocida también como manipulación genética busca modificar y enviar los genes que contiene un organismo a otro, mezclando la información que tienen con la intención de corregir los defectos o solucionar problemas que le permitan tener un mejor funcionamiento o en otros casos darles nuevas facultades.

Para lograr el objetivo, se utilizan diversas técnicas que permiten multiplicar y modificar el genoma de un ser vivo, dando como resultado en algunos casos un organismo transgénico, sobre todo en las plantas y animales. O también se puede hablar de clonación, con el que se hacen copias idénticas, por ejemplo de bacterias.

Historia y origen de la ingeniería del ADN

La primera vez que se acuñó el término de ingeniería genética fue en los años 70, aunque el descubrimiento de la forma cómo funciona el ADN y los elementos que lo componen fue en el año 1953. Apuntando más detalles, los primeros experimentos se realizaron en 1973 y meses después se patentó en los Estados Unidos.

En una primera instancia, el hallazgo fue realizado por Werner Arber (Suiza), encontrando como compañeros a los norteamericanos Hamilton Smith y Daniel Nathans. Ya para 1973, los biólogos Stanley Cohen y Herbert Boyer lograron incorporar un gen a una bacteria. Desde allí se comenzó a desarrollar la recombinación y en la década de los 80 se implantaron células en las plantas.

Tipos de manipulación genética

Actualmente, la manipulación genética permite modificaciones que años atrás eran solo cosa de la imaginación. Las avanzadas técnicas hacen posible desde alterar algunos elementos hasta dotarlo de características distintas.

En este apartado leerás cómo funciona la manipulación en las plantas, bacterias, hongos y animales:

Para plantas

La manipulación genética aplicada a las plantas busca mejorar el cultivo y las formas de consumo. Para ello se cruzan las variedades existentes de una misma especie para crear una nueva que sea fuerte e impactar al mercado con nuevos métodos de alimentación. Todo esto ha ido avanzando en la medida que se comprenden mejor los genes que conforman los vegetales.

Este mejoramiento ayuda a que se desarrollen las plantas tomando en cuenta sus propiedades, para los cuales se insertan secuencias de ADN encontradas en otros organismos, activando los convenientes y desactivando los que tengan un efecto negativo.

Para bacterias y virus

Con este procedimiento se ha permitido modificar las bacterias que viven en el sistema digestivo del ser humano para realizar estudios médicos, en los que se analiza la producción de anticuerpos para su utilización en terapias y en diagnóstico de enfermedades. Con ellas también se estudia el efecto que puede tener un virus en la nutrición y la ingesta de los alimentos.

Una de las que más se estudia es la Escherichia Coli, una de las bacterias que vive en el intestino humano y que es la causante de enfermedades como la diarrea o insuficiencia renal, sobre todo en organismos que se encuentran débiles. Mayormente, son inofensivas, por ello pueden permanecer sin ningún problema en los cuerpos sanos.

En levaduras y hongos

La modificación genética de la levadura, aseguran los biólogos, ha traído beneficios médicos, sobre todo en la producción de algunos medicamentos analgésicos. Sin embargo, las cantidades que se deben procesar son enormes para conseguir una sola dosis. Uno de los tratamientos que se ha logrado producir es la artemisina, que ayuda en la lucha contra el paludismo.

Los procesos se vienen realizando desde hace muchos años, programando genéticamente la levadura para la fermentación de los licores. Igualmente se emplea la P. pastoris para la producción de proteínas, en los que también se utilizan derivados de bacterias y hongos.

En animales

Cuando se modifica genéticamente un animal, lo que se hace es insertar o eliminar las secuencias de ADN para obtener logros que no son posibles de forma natural. Se introducen rasgos nuevos que ayudan a resistir enfermedades o a mejorar las etapas de crecimiento. Con esto también se persigue el rendimiento del ganado en sus diferentes variantes o la elaboración de algunos productos farmacéuticos.

Hasta el momento, las mayores pruebas y experimentos se han realizado en peces al igual que en ratones. En lo que tiene que ver con mejorar especies, todavía los estudios son muy preliminares y se han quedado únicamente en los laboratorios científicos.

Ética y moral de la modificación del genoma humano ¿Es correcto?

Hay diversos factores que se han puesto sobre la mesa para que se haga una valoración real de si es correcto o no realizar la modificación de los genes en los seres vivos. Allí entran los vientres de alquiler, los embriones de los bebés o los experimentos con animales. Para hacer una determinación se crearon los comités de bioética, los cuales se encargan de analizar si un experimento es viable o no.

Sin embargo, este tema ha producido un gran revuelo en la sociedad. Se han planteado inquietudes sobre si la producción cambiará el género humano, dónde queda lo realmente natural y la forma cómo afectará a las futuras generaciones. El temor mayor se centra en que se puedan aplicar sin ningún control estas técnicas de ingeniería genética y traigan consecuencias desastrosas.

Algunos filósofos cuestionan si esto altera la identidad del ser humano o si se utiliza con fines diferentes a los terapéuticos, como por ejemplo inducir mejoras en la especie humana. Todo tiene sus implicaciones religiosas y culturales. Lo fundamental es preguntarse la razón por la que se quiere realizar una modificación.

¿Cuáles son los métodos de ingeniería genética?

Los procedimientos que se emplean dependen de cada caso y de la modificación que se vaya a realizar. Pero estos se basan principalmente en dos elementos. En primer lugar se habla de las enzimas de restricción, las cuales reconocen una secuencia de ADN y la extraen sin mayores inconvenientes. Estas funcionan para cortar y para pegar o insertar se utilizan las enzimas ligasas.

Un segundo método es mediante la manipulación de los vectores o réplicas que existen dentro de una célula huésped. Así en una investigación se puede contar con decenas de copias, que permiten trabajar a los científicos de manera confiable.

Aplicaciones y uso de la ingeniería genética

Los usos que se le pueden dar a la ingeniería genética son muy diversos, trayendo una gran variedad de beneficios si se utiliza de forma adecuada.

Algunas de las aplicaciones son las siguientes:

• Limpiar ambientes contaminados: incluyendo la degradación de la basura, de los desechos industriales y derrames petroleros.
• Creación de medicamentos: la industria farmacéutica se vale de las bacterias para crear proteínas recombinantes. Dos ejemplos son la insulina y el interferón que sirve para enfermedades virales.
• Elaboración de productos industriales: con microorganismos modificados se forma el poliéster con el que más adelante se crean telas. O con las enzimas se generan artículos de limpieza.
• Estudios antropológicos: aunque esto está comenzando, se podrían identificar las migraciones de personas de civilizaciones antiguas.
• Generar energía eléctrica: se asegura que las bacterias anaeróbicas son capaces de producir corriente y transferirla a elementos metálicos.
• Alimentos transgénicos: obtener frutos sin semillas que sobrevivan en la sequía o que se cultiven en situaciones extremas. Un estudio aporta que una planta puede tener hasta 30 mil genes, de los cuales se modifican unos tres.
• Tratamiento para malformaciones genéticas: acá se incluye la llamada terapia génica, en la que se separan los genes saludables y se les insertan a personas que así lo requieren.
• Investigación forense: existen nuevas técnicas que permiten detectar de forma más precisa a los sospechosos de crímenes gracias a la huella microcelular.

Limitaciones de la manipulación del ADN

Editar el genoma humano ya no es cuestión de los directores o escritores de cine, ahora se le considera una posibilidad real. Hasta el momento, el uso que se le da es para curar a quienes tienen una enfermedad, sin embargo el debate ha comenzado por los límites que se debe colocar desde el punto de vista ético y moral.

Entre los desafíos que encuentra esta tecnología, están los que se citan a continuación:

• Puede alterar secuencias parecidas: esto podría llevar a que se modifique un gen no deseado que tenga relación con lo que se busca, creando consecuencias que no son predecibles.
• Proporciona muchas variables: la reparación genera individuos mosaicos, que son manejables en un laboratorio pero no es aceptable si se lleva a seres humanos.
• Hay muchas incógnitas: las reacciones opuestas que pueda tener una modificación afectará a las generaciones futuras, como por ejemplo la alteración de los cultivos o la manipulación para curar un trastorno.
• Se puede utilizar como arma biológica: una prueba de laboratorio en manos indebidas llega a causar mucho daño.

Principales hitos y logros de la ingeniería genética

Los avances que se han logrado en el campo de la biotecnología demuestran que cada vez que el ser humano tiene el poder en sus manos lo utiliza. Durante el siglo XX y lo que va de XXI, se han dado pasos vertiginosos que van de la mano con las nuevas tecnologías.

Aquí se describen algunos de los logros más destacados:

Producción de insulina

En un principio la insulina se obtenía con 3.200 kilos de páncreas triturados de cerdo y vaca, combinándolos con 400 gramos de hormona. Eso fue antes de 1978, luego de que se produjo insulina humana en cultivos bacterianos, mejorando la seguridad en la aplicación de este medicamento.

Esto se logró principalmente con la técnica del ADN recombinante que comenzó a trabajar para producir proteínas con los genes que lograban codificarse. Fue una gran ayuda para los enfermos de diabetes, ya que ellos no producen la suficiente cantidad de insulina, por lo que les hacen falta inyecciones diarias.

Vacuna contra la hepatitis

La vacuna contra la hepatitis B fue concebida gracias a la ingeniería genética, elaborada a partir de una proteína que una vez clonada se introdujo en una bacteria que comenzaría a producirla. Este medicamento no se produce con células humanas ni tejidos animales. Esto abrió el camino para que se probaran otras que también resultaron ser muy eficaces.

Estas vacunas fueron desarrolladas en el año 1986 por el bioquímico Pablo Valenzuela (Chile). Su efectividad se logra una vez que la persona completa las tres dosis, creando así los suficientes anticuerpos en el sistema circulatorio.

Modificación de los alimentos

Los alimentos transgénicos se les manipula con la intención de darles características específicas. A los más comunes que se les aplica esta acción son al maíz, la patata y la soja. Aunque se ha creado una polémica en torno a si son o no saludables para el consumo humano, su uso ha proliferado en el mercado.

Lo cierto es que hay centenares de alimentos con estas propiedades que se están desarrollando en los laboratorios, generados con plantas que tienen características de resistencia a los virus. Y desde ya trabajan en que los animales también puedan producir un tipo de leche transgénica que sea enriquecida con algunos componentes específicos.

Test no invasivos

Ahora es posible detectar las anomalías que pueda tener un feto con tan solo una muestra de sangre de la madre, además se determinan los riesgos altos o bajos de padecer una enfermedad a lo largo de la vida. Se pueden realizar desde el primer trimestre del embarazo y la seguridad de diagnóstico de los mismos es bastante aceptable.

Este estudio tiene una ventaja con respecto a los invasivos y es que no causa ningún tipo de problemas a la gestación. Esto ha creado un debate ético por la información que se puede recibir, aunque también los costos son muy elevados y no están al alcance de la población en general.

Descubrimiento del cáncer

El Altas Genoma del Cáncer ha permitido seguir el desarrollo de la enfermedad mediante un análisis de sangre que lleva a efectuar una vigilancia constante de la evolución que va teniendo un tumor. Esta determinación se puede hacer hasta seis meses antes de que el paciente pueda presentar síntomas o que se muestre en algún estudio de rayos x.

Para lograr tener conclusiones efectivas, los investigadores realizaron una colección de más de 30 tipos de tumores y luego los seleccionaron de acuerdo con las características genéticas, sin importar el cuerpo en el que se encontraran alojados. Después, se fijaron en el desarrollo que tiene el tumor para comenzar a desarrollar fármacos que puedan destruirlos a tiempo.

Edición genética CRISPR

Esta técnica permite leer y modificar el genoma humano, pero además se dirige a las zonas seleccionadas del ADN con la función de insertar o eliminar material genético. Una de las mayores ventajas que han conseguido los expertos es que es sencilla, fácil de utilizar y no se requiere el uso de equipos especiales para aplicarla.

Aparte, según la explicación de los investigadores, los genes defectuosos que se sustituyen no afectan a los demás. Es muy útil en los estudios sobre los modelos de enfermedades y la creación de nuevos fármacos, además de contribuir a la formación de plantas con características transgénicas.

Futuro de la modificación genética ¿Qué podemos esperar de ella?

Los diversos estudios y análisis llevan a concluir que la biotecnología no es mala si se sabe utilizar de forma adecuada. Sin embargo, tienen que existir las normas regulatorias que limiten la participación de seres humanos en experimentos que puedan causar daño y dolor innecesarios.

Esta ciencia se viene aplicando desde hace muchos años en la agricultura, la industria y la medicina. Se ha demostrado que es confiable y que puede producir resultados precisos, tomando en cuenta las nuevas técnicas y los avances en la materia. A futuro, se podrán ver avances en las vacunas y en el tratamiento de enfermedades que hasta ahora pueden parecer incurables. Ya la modificación genética se ha afianzado y llegó para quedarse, así que las posibilidades de crear nuevas terapias son prácticamente ilimitadas.