Tecnología genética

ADN recombinante es el ADN que se ha creado uniendo ADN procedente de dos fuentes diferentes. La ingeniería genética es el cambio deliberado del material genético de un organismo, a menudo mediante la transferencia de un gen a un organismo para que dicho gen sea expresado (activado para producir su proteína).

El gen que se va a transferir puede obtenerse de tres formas:

• cortado del ADN de un organismo donante,
• sintetizado a partir del ARNm del donante, utilizando la enzima transcriptasa inversa,
• construido químicamente a partir de nucleótidos.

Las herramientas

A menudo es necesario transferir también un promotor junto con el gen. El promotor es el "interruptor" que permite que el gen sea transcrito en su nuevo organismo, por lo que sin él el gen permanecería inactivo.

Para verificar que el gen ha entrado y funciona, los científicos añaden un gen marcador junto a él —por ejemplo, uno que codifica un producto fluorescente (brillante). Si las células brillan, la transferencia tuvo éxito.

Edición génica

La edición génica es una forma precisa de ingeniería genética. Inserta, elimina o reemplaza ADN en un sitio exacto del genoma.

Copiado y clasificación del ADN

• la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) se utiliza para clonar y amplificar el ADN —para producir millones de copias. Repite ciclos de calentamiento y enfriamiento, utilizando una enzima estable al calor llamada polimerasa Taq.

• la electroforesis en gel separa los fragmentos de ADN según su longitud. Los fragmentos se mueven a través de un gel en un campo eléctrico, y los fragmentos más cortos avanzan más lejos, por lo que las longitudes se distribuyen en bandas.

• los microarrays se utilizan para estudiar genomas completos y detectar qué genes están activos, capturando su ARNm.
• las bases de datos almacenan las secuencias de nucleótidos de los genes y las secuencias de aminoácidos de las proteínas, permitiendo que científicos de cualquier lugar los comparen.

Proteínas humanas recombinantes

Se puede insertar un gen humano en bacterias u otras células para que produzcan una proteína humana recombinante —una copia exacta de la humana. Esto es más seguro, nunca escasea y evita el uso de proteínas extraídas de animales o donantes. Ejemplos son la insulina (para la diabetes), el factor VIII (para la hemofilia) y la adenosina desaminasa (para un sistema inmune defectuoso).

Triaje genético

El triaje genético analiza el ADN de una persona buscando alelos de enfermedades antes de que aparezcan síntomas. Ejemplos son los alelos BRCA1 y BRCA2 (que aumentan el riesgo de cáncer de mama), la enfermedad de Huntington y la fibrosis quística. Conocer el resultado ayuda a las personas a tomar decisiones informadas sobre tratamientos y familia.

Terapia génica

La terapia génica trata una enfermedad genética introduciendo una copia funcional de un gen en las células del paciente. Se ha utilizado para la SCID (una enfermedad en la que falla el sistema inmune) y para algunas enfermedades oculares hereditarias.

Preguntas sociales y éticas

El triaje genético y la terapia génica generan preocupaciones: quién debería ver sus resultados genéticos, si aseguradoras o empleadores podrían abusar de ellos, si los cambios son seguros y permanentes, y quién decide. Estas preguntas éticas y sociales deben ponderarse frente a los beneficios.

La ingeniería genética puede ayudar a alimentar a un mundo en crecimiento mejorando animales y cultivos de granja. Ejemplos de organismos modificados genéticamente (OMG) son:

• el salmón GM que crece hasta alcanzar su tamaño final más rápidamente.
• la soja modificada para ser resistente a un herbicida, permitiendo pulverizar malas hierbas sin dañar el cultivo.
• el algodón modificado para resistir plagas de insectos, ya que produce una proteína que mata a los insectos.

Los OMG también plantean preguntas éticas y sociales: si son seguros para el consumo, cuál es su efecto en el medio ambiente y las especies silvestres, si los genes modificados podrían propagarse, y si unas pocas grandes empresas deberían controlar el suministro de alimentos.

Ejemplo resuelto. Una pequeña muestra de ADN de una escena del crimen debe amplificarse y compararse con la de un sospechoso. Esboce las dos técnicas y lo que logra cada una. La PCR copia el ADN en ciclos repetidos: la desnaturalización a unos $95\ °\text{C}$ separa las cadenas, la hibridación a unos $55\ °\text{C}$ permite que los cebadores se unan en cada extremo del objetivo, y la elongación a unos $72\ °\text{C}$ hace que la polimerasa Taq construya las nuevas cadenas. Cada ciclo duplica la cantidad, por lo que $n$ ciclos dan $2^n$ copias; 30 ciclos convierten una molécula en aproximadamente un billón. Luego, la electroforesis en gel separa los fragmentos: el ADN está cargado negativamente debido a sus grupos fosfato, por lo que se mueve hacia el ánodo, y los fragmentos más cortos viajan más lejos a través del gel. Patrones de bandas coincidentes apuntan a la misma fuente. Se usa la polimerasa Taq porque es termoestable; una polimerasa normal se desnaturalizaría a $95\ °\text{C}$ en el primer ciclo.

• Esboce el kit de herramientas: enzimas de restricción (cortan en secuencias específicas, extremos pegajosos), ligasa (une), vectores de plásmido y PCR (amplifica).
• Explique la electroforesis en gel: el ADN se separa por tamaño, los fragmentos más pequeños viajan más lejos; se utiliza en huellas dactilares genéticas.
• Proporcione un equilibrio entre beneficios y preocupaciones para los OMG y la terapia génica.