Biotecnologías

INGENIERÍA GENÉTICA Y MEDICINA
Las biotecnologías, y muy en especial la ingeniería genética, encuentran un amplio y alentador campo de
aplicación en la medicina. De ello ha resultado la creación de una especialidad, la biomedicina, cuyo
objetivo es el tratamiento de las enfermedades mediante determinadas síntesis de la estructura genética del
paciente.
La posibilidad de inducir la síntesis de determinada proteínas (por ejemplo anticuerpos) a partir de
procedimientos de ingienería genética y de la información contenida en genoma de las células del
individuo, permitirá sin duda la creación de vacunas, facilitará los procesos diagnósticos y logrará la
síntesis de sustancias de extrema importancia, por ejemplo, la molécula de la insulina en los diabéticos.
Asimismo, la biomedicina aparece en la actualidad como el único campo alentador para el tratamiento de
las enfermedades genéticas, hasta el momento imposibles de combatir de una forma etiológica.
LAS ARMAS DE LA BIOMEDICINA
Sin ningún tipo de dudas es en el campo de la medicina, y en general en el ámbito sanitario, donde las
biotecnologías, han tenido y seguirán teniendo mayor incidencia. El objetivo fundamental de la
biomedicina es la curación de las enfermedades. Las tres armas básicas que están incorporando para
lograr su objetivo son las siguientes.
Proteína
Hormona del crecimiento Insulina Albúmina del suero
Eritropoietina
Factor VIII y factor IX
Urogastrona
Linfotoxina
Interferones
Aplicación
Estimulación del
crecimiento
Diabetes
Suplemento de
plasma
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Anemia
Hemofilia
Antiulceroso
Antitumoral
Antiviral, antitumoral
y antiinflamatorio.
En primer lugar, la fabricación de fármacos destinados a combatir una enfermedad mediante técnicas
que utilizan el ADN reconbinante para su producción industrial, la obtención de vacunas que eviten el
padecimiento de procesos infecciosos o la síntesis de los denominados anticuerpos quiméricos, objeto en
la actualidad de profunda investigación por el tipo de arma múltiple y de gran eficacia que podrían
representar para le defensas del organismo.
En segundo lugar, la ingeniería genética aporta al campo sanitario grandes posibilidades para el
perfeccionamiento del diagnóstico y tratamiento de determinadas enfermedades humanas. Una vez
más, el ADN recombinante es el pilar básico de todos estos avances. La obtención de un nuevo tipo de
anticuerpos, los monoclonales, es también de gran eficacia para tales finalidades.
Por último, la posibilidad de realizar una terapia genética, es decir, sustituir genes defectuosos por
genes sanos, da su toque final al panorama optimista que enmarca hoy en día el conocimiento de las
enfermedades humanas y lucha contra las mismas.
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LA OBTENCIÓN DE SUSTANCIAS DE INTERÉS MÉDICO.
Una de las aplicaciones más importantes de la ingeniería genética en el sector sanitario es la obtención a
escala industrial de productos propios de los seres vivos que éstos fabrican en cantidades muy
pequeñas, pero cuya carencia implica graves desajustes del funcionamiento del organismo.
De este modo, proteínas como la hormona del crecimiento o la insulina, que el hombre produce en
cantidad apenas detectable, puede ser sintetizada por la bacteria Escherichia coli, previa manipulación
genética, en una cantidad superior al 10% del total de las proteínas celulares.
Aunque han surgido algunos problemas en la producción de proteínas de mamíferos por parte de
microorganismos (necesidad de trasformar ligeramente la proteína una vez producida, la formación
correcta de la estructura tridimensional de la proteína, etc.), los conocimientos referentes a la expresión
de proteínas mamíferos en microorganismos se han desarrollado con gran rapidez y el número de
proteínas humanas producidas mediante manipulación genética de Escherichia coli va aumentando día
a día en la actualidad.
En cualquier caso, la técnica utilizada para la obtención de una proteína concreta consiste en aislar el
gen que esta en el origen de su síntesis, recombinarlo con un vector adecuado e introducirlo en una
bacteria que siguiendo la información del gen insertado, producirá la proteína en cuestión.
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PRODUCCIÓN DE VACUNAS
Otro aspecto que tiene relación con el sector sanitario y más concretamente con la industria
farmacéutica es la producción de vacunas. En muchos casos, el proceso clásico de obtención resulta
costoso, muy laborioso y no extenso de riesgo.
Así, por ejemplo, en la vacuna contra la hepatitis B debe extraerse la proteína causante de la
enfermedad, contenida en la cápsula del virus correspondiente, a partir de la sangre o el plasma de los
enfermos que padecen e inyectarla en individuos para que elaboren los anticuerpos que los inmunicen
contra la posible infección. Al aislar la proteína no se tiene la certeza de que no valla a acompañada de
alguna partícula vírica capaz de transmitir la enfermedad.
La ingeniería genética en cambio ofrece nuevas alternativas. Siguiendo con el ejemplo anterior: puede
obtenerse químicamente el gen vírico que determina la proteína de la cápsula, introducirlo en un vector
apropiado (en general un plásmido) e inyectarlo en levaduras que sintetizan la proteína vírica en
ausencia del virus y, por lo tanto, sin riesgo de infección. Actualmente están siendo investigadas algunas
vacunas como las de la hepatitis B, el herpes, la malaria, la caries dental, la rabia o el cólera.
Otra vía de interés, aunque todavía en fase de investigación, consiste en manipular genéticamente el
virus conocido como virus de la vacuna ( virus vaccinia). Se trata de un agente vírico que a perdido in
vitro la capacidad infecciosa pero conserva la de inmunizar contra la viruela. En el proceso de
manipulación se le introducen genes que codifican proteínas de otros virus, por ejemplo, de la hepatitis
B, de este modo que el paciente adquirirá inmunidad no solo contra la viruela, sino también contra la
hepatitis cuando se la administre el virus manipulado. Se están efectuando intentos para conseguir una
vacuna universal insertando asta veinte genes extraños en el genoma del virus viccinia y conseguir de
ese modo que una sola vacuna inmunice contra un amplio conjunto de enfermedades.
ANTICUERPOS QUIMÉRICOS
Este tipo de anticuerpos merecen mención especial dentro del apartado de la obtención de fármacos. En
la estructura de cualquier anticuerpo se distingue una parte variable, donde reside su especificidad (
capacidad de actuar contra una determinada toxina), y una parte constante con funciones no
relacionadas con la especificidad. El método de elaboración de anticuerpos contra un antígeno consiste
en inyectar éste animal de laboratorio (un ratón o un conejo). el organismo inyectado fabrica
anticuerpos que, una vez purificados, podían utilizarse para proteger una persona, previa
administración de los mismos. Pero, por desgracia, un anticuerpo elaborado por una especie que no sea
la propia presenta suficientes diferencias respecto a ésta como para que el receptor lo reconozca como
componente extraño y lo ataque.
La ingeniería genética hace posible fundir ambos tipos de anticuerpos de manera que el del animal de
laboratorio aporte la porción variable y, por la tanto, la especificidad de actuación. el organismo
humano, por su parte, contribuiría con la porción constante y se evitarían de este modo los problemas
de rechazo. Se conocen ya algunos de los resultados exitosos.
Pero todavía hay más: muy recientemente se ha sustituido la porción variable de un anticuerpo
quimérico por una enzima(la nucleasa de estafilococos) que destruye a las células con las que establece
contacto. Imaginemos que el enzima que se incorpore sea específico para determinadas células, por
ejemplo, las tumorales. Ello significaría que tendríamos en la mano un arma múltiple y de gran
potencialidad para destruir de modo específico distintos agentes de la enfermedad.
DIAGNOSTICO Y TRATAMIENTO DE LAS ENFRMEDADES HUMANAS.
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Las técnicas de diagnóstico precoz disponibles en la actualidad (amniocentésis, cultivo de células
amnióticas, análisis de sangre fetal) no son aplicables hasta el quinto mes de embarazo, cuando ya es
demasiado tarde para proponer un aborto terapéutico sin complicaciones.
En el campo del diagnóstico precoz y del tratamiento de enfermedades humanas, la ingeniería genética
ha hecho grandes progresos a través de dos procedimientos básicos: La tecnología del ADN
recombinante y los anticuerpos monoclonales.
SONDAS DE GENES
Las técnicas relacionadas con el ADN recombinante proporcionan a los médicos un instrumento de
gran interés: las sondas de genes. Se trata de fragmentos de ADN mediante los cuales se detecta la
presencia de genes con secuencias complementarias a las de las sondas. Para obtener una sonda, se aísla
el ARN mensajero que se forma como intermediario entre el gen y la proteína cuya síntesis codifica y se
transcribe a ADN, de forma que los nucleotidos que se añaden al medio para obtener este ADN están
marcados radiactivamente. De esta manera se consigue señalizar adecuadamente el ADN obtenido.
Las sondas resultan de gran utilidad para seleccionar entre una gran cantidad de fragmentos de ADN
el correspondiente al gen que se quiere identificar.
La utilización de sondas permitirá obtener el perfil genético de una célula y este conocimiento
proporciona, a su vez, información muy precisa de los cambios celulares a medida que avanza la
enfermedad, lo cual es de vital importancia para su tratamiento. En el campo del diagnóstico precoz, las
sondas permiten detectar en el feto deficiencias hereditarias con la suficiente antelación como para
proponer un aborto terapéutico.
ANTICUERPOS MONOCLONALES
César Milstein y Georges Köhler obtuvieron en 1975 un tipo de anticuerpos denominados
monoclonales, caracterizados por su gran especificidad y por su reacción con un solo antígeno. La
obtención de estos compuestos fue posible gracias a la fusión in vitro de dos células de ratón: la
primera, extraída de la bilis, se encarga de producir el anticuerpo deseado, y la segunda es una célula
cancerosa que con su capacidad ilimitada de reproducción asegura la perpetuación del cultivo de forma
prácticamente indefinida. La célula resultante, o hibridoma, produce grandes cantidades de anticuerpo.
La denominación de monoclonal para este tipo de anticuerpos procede de su fabricación que a medida
que se divide produce un gran número de hibridomas idénticos.
Gracias a estos anticuerpos ha sido posible aislar un buen número de antígenos concretos y proceder a
su estudio. Esto no solo tiene importancia porque mejora el tratamiento de determinadas enfermedades
infecciosas sino, sobre todo, porque permite conocer mejor la naturaleza de la superficie celular, la
membrana, que es el lugar de reconocimiento entre antígeno y anticuerpo. Si se tiene presente que la
membrana celular representa el medio de comunicación entre el interior y el exterior celulares, se
entiende por qué el conocimiento de la misma facilita datos de gran interés relativos a la forma en que
el organismo se defiende de los antígenos.
Las posibilidades de utilización de los anticuerpos monoclonales en un futuro inmediato son muy
numerosas. Así, la información que nos suministra acerca de la estructura de los antígenos permitirá
construir los genes que fabriquen los anticuerpos que les hagan frente de manera específica. Una vez
obtenidos los genes pueden clonarse en Escherichia coliy disponer de los anticuerpos para incorporarlos
a las vacunas deseadas.
Uno de los principales inconvenientes deriva del rechazo que este tipo de anticuerpos pueden provocar
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ya que proceden de hibridomas obtenidos a partir de células de ratón. Esta limitación es especialmente
seria en tratamientos prolongados como los que se requieren para combatir el cáncer.
TERAPIA GENÉTICA
El páncreas de un diabético no fabrica suficiente insulina y, por tanto, es incapaz de regular la cantidad
de glucosa en sangre. La incapacidad para la síntesis de insulina se debe a que el gen que se ocupa del
control de su secreción es defectuoso. Así pues, si se conoce qué gen es el defectuoso y cómo debe ser el
gen correcto, y si se puede manipular el ADN, ¿por qué no plantearse cambiar defectuoso por el
normal? Esta es la pregunta que se formula la terapia genética, esto es, el conjunto de técnicas que
permiten sustituir uno, o más genes defectuosos del patrimonio genético de un organismo por genes
normales.
Muchas enfermedades hereditarias humanas, más de un millar de las aproximadamente tres mil
quinientas descritas, son debidas a defectos en un único gen. Afortunadamente, la mayor parte son
mortales antes del nacimiento y son causas de un 15−20% de los abortos espontáneo que se producen en
la actualidad.
Cuando el individuo sufre una enfermedad genética, la primera operación que debe realizarse es
construir una biblioteca de todo el conjunto de su material hereditario. Para ello es necesario trocear
los genes con enzimas de restricción, tan indispensables para un ingeniero genético como las tijeras
para un cirujano, y clonarlos con el fin de disponer de un gran número de copias que permitan su
consiguiente estudio. En la actualidad es posible preparar una biblioteca semejante en una semana. A
partir de entonces se debe utilizar las sondas características de la enfermedad que se quiere localizar,
para buscar dentro de una muestra de ADN del paciente una cadena que se adapte a ellas.
ÍNDICE
• INTRODUCCIÓN A LA BIOMEDICINA
• LAS ARMAS DE LA BIOMEDICINA
• LA OBTENCIÓN DE SUSTANCIAS DE INTERÉS MÉDICO
• PRUDUCCIÓN DE VACUNAS
• ANTICUERPOS QUIMÉRICOS
• DIAGNOSTICO Y TRATAMIENTO DE LAS ENFERMEDADES
• SONDAS DE GENES
• ANTICUERPOS MONOCLONALES
• EL TRATAMIENTO DE LA HEMOFÍLIA
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