1970 Smith y colegas aislaron y caracterizaron la Hind III
1972 Janet Mertz y Ron Davis cortaron y pegaron mol de ADN
1973 Stanley Cohen y H. Boyer pusieron ADNr en bacterias
1974 Demostración directa de delección génica humana
1975 Southern Blotting
1976 Proto-oncogenes
1977 Fred Sanger secuenció el virus de ADN Ф X174
1978 Biblioteca génica humana
1979 RFPL para diagnóstico prenatal, oncogenes celulares
AVANCES HISTÓRICOS DE BIOLOGÍA MOLECULAR
1979-81 genes humanos clonados y secuenciados
1982 Tabaco, la primera planta modificada genéticamente
1983 Kary Mullis concibe el PCR / Fred Sanger y colegas
publican la secuencia del λ lambda
1985 Un “gen de enfermedad” aislado por clonación posicional
1986 La secuenciación del ADN es automatizada
1987 Inicia el Proyecto del Genoma Humano
1995 Es secuenciado la bacteria Haemophillus influenzae
1996 Es secuenciada la levadura Saccharomyces cerevisiae
1998 Es secuenciado el nemátodo Caenorhabditis elegans
1999 Es secuenciado el cromosoma 22 humano
2000 Es secuenciada la mosca de la fruta D. melanogaster /
26 de junio se presenta 90% borrador genoma humano
2001 Feb 2001 se completa el genoma humano.
BASES MOLECULARES DE LA VIDA
BIOTECNOLOGÍA
Es el medio o vía de manipulación de las formas de vida (organismos) para proveer un producto deseable para el uso del hombre.
Areas cubiertas por el término Biotecnología incluyen: i) Biología Molecular: ADN recombinante, cultivo de células animales, cultivo de tejidos vegetales, inmunología, mejoramiento animal y vegetal, ii) Fermentación, iii) Sistema de Enzimas y iv) Otras.
BIOTECNOLOGÍA . Marcadores Ingeniería Genética Tecnología del ADN Fármacos Anti-cáncer Diagnósticos Cultivo de Células Vegetales Transferencia de genes en animales Síntesis de Sondas de ADN Localización desórdenes genéticos Clonación Solución de crimenes Producción de Proteínas humanas Terapia Génica Bancos de ADN, ARN Proteínas Mapas de Genomas completos Biología Molecular Cultivos Celulares Anticuerpos Monoclonales Síntesis de Nuevas Proteínas Nuevos Antibióticos Nuevas Plantas y Animales Nuevos Alimentos Recursos humanos químicos raros
TECNOLOGÍA DEL ADN (DIAGNÓSTICO MOLECULAR) PCR - REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA
El PCR utiliza la capacidad de las
Enzimas polimerasas que catalizan la
formación y reparación de ADN (y ARN),
mediante un mecanismo que permite
iniciar y parar su actividad en un punto
específico de una hebra de ADN, para lo cual se emplean polimerasas obtenidas de arqueobacterias como Termophillus aquaticus que resisten temperaturas arriba de los 100°C.
Kary B. Mullis , de Cetus Corporation que concibió el mecanismo del PCR, en la década de los 80,s recibió el Premio Nobel en 1993.
Tecnología del ADN FINGERPRINTING
El ADN tiene muchas regiones que son muy variables en su estructura (RFLPs) y pueden ser usadas para ADN fingerprintings. El ADN puede ser obtenido de sangre, fluidos corporales y otros tejidos incluyendo hueso, y es relativamente estable, frecuentemente sobre muchos años. Se requieren cantidades muy pequeñas y las muestras pueden ser obtenidas de manera no invasiva.
Tecnología del ADN (identificación de paternidad) MADRE PADRE NIÑO 1 NIÑO 2 NIÑO 3 NIÑO 4
TECNOLOGÍA DEL ADN BIOINFORMÁTICA
C ampo convergente de la biología, computación e información tecnológica en una misma disciplina.
La meta última de este campo es posibilitar el d escubrimiento de nuevas ideas biológicas, así como crear una perspectiva global de la que puedan ser discernidos principios unificadores de la biología (www.ncbi.nlm.nih.gov/Education/index.html).
TECNOLOGÍA DEL ADN GENÓMICA
Es el estudio del
genoma y su acción.
El genoma es la suma total del material genético presente en un organismo particular e incluye el ADN presente en los cromosomas y en los organelos subcelulares (ej., mitocondrias) e incluye el genoma de ARN de algunos virus.
El anuncio el 26 de junio de 2000, del borrador del genoma humano en un 90%, marcó un hito histórico para la humanidad .
TECNOLOGÍA DEL ADN
Entre una persona y otra el ADN solo difiere en 0.2%
GENOMAS El genoma de un organismo es el juego completo de ADN. La planificación del Proyecto Genoma Humano se inició en 1986, previsto para el 2007. En Junio de 2000 se presentó el 90% del borrador con la secuenciación de unos 30,000 genes y 3 mil millones de pares de bases (pb). Los genes son secuencias específicas de bases que codifican instrucciones para hacer proteínas. Los genes son un 2% del genoma humano. IDENTIDAD GENÉTICA De 289 genes humanos implicados en enfermedades, hay 177 cercanamente similares a los genes de Drosophila. 60% 20% 70% 95% idéntico Humanos 30,000 genes Chimpancé 30,000 genes Ratón 30,000 genes A. thaliana 25,000 genes C. elegans 19,000 genes D. melanogaster 13,000 genes
1. Agrobacterium. Uso de l a bacteria
Como "Ingeniero Genético". La bacteria
conteniendo el inserto, infecta las células
de la planta produciendo la recombinación genética. 2. Acelerador de Partículas (Gene Gun). Un cañón artificial bombardea micropartículas con el inserto, sobre la célula. 3. Electroporación. Uso de carga eléctrica para que el ADN atraviese la membrana nuclear.
4. Polietilenglicol. E xposición de las membranas al PEG, facilita el movimiento de las moléculas de ADN. 5. Silicon Wiskers. Inyección con fibras microscópi - cas , que atraviesan las membranas con los insertos .
Ingeniería Genética SISTEMAS DE TRANSFERENCIA GENÉTICA
GENÓMICA FUTURA
14th International Genome
Secuencing and Analysis
Conference (oct. 2002), la
US Genomics Inc., presentó
un aparato que lee la doble hélice de ADN sin
cortarlo. Abre la doble hélice espiral de ADN, la
lineariza y la pasa por un escaner para leerla en
un lector fijo (como una pélicula de carrete pasa
por un proyector), las moléculas se mueven a 30 M
de bases por minuto. En 40 minutos se pueden
Leer 3 mil M de bases. Si el sistema se logra
pasar a un biochip el tiempo bajará a menos de
cinco minutos por la habilidad de capturar un
Terabyte (1024 o 1000 gigabites, un gigabite =
1024 o 1000 Megabites) de información cada pocos
segundos. (Uehling, M. D, Bio-It World Nov. 12 2002).
TECNOLOGÍA DEL ADN PROTEÓMICA
La Proteómica es la “caracterización sistemática a gran escala de las proteínas presentes en una célula, tejido u organismo”. Es una disciplina en su infancia limitada por la tecnología disponible para quienes la practican. Este es un diferente paradigma del reduccionismo convencional de la investigación científica que típicamente se enfoca en un simple gen o una proteína; en tanto, que la investigación del Proteoma (conjunto de todas las proteínas que intervienen en los procesos biológicos de una especie) aborda problemas tales como el nivel de proteínas o actividades que cambian entre dos condiciones experimentales (Spelcher, 2002. The Scientist 16(8): 12, Apr. 15 ).
TECNOLOGÍA DEL ADN DISCIPLINAS “ÓMICAS”
Está ocurriendo la transición de décadas de biología reduccionista, enfocadas a un gen o a una proteína, por utilización de las nuevas disciplinas “omicas” que incluyen: Transcriptómica (espectro de moléculas de ARN en cada célula tipo), Metabolómica (todos los químicos en la célula), Fisiómica (función de órganos, tejidos y ultimadamente el organismo completo).
Crítico para el éxito de esta revolución es la bioinformática y nuevas estrategias de computación, para modelar las propiedades de células, órganos y estados de enfermedad, produciendo órganos y pacientes virtuales (Goldman, M., Bio-It World Nov.24 2002).
La Ingeniería Genética o tecnología del ADNr se inició en la década de los 70s. Se refiere a un grupo de tecnologías usadas para cambiar la composición genética de las células y mover genes a través de las fronteras de las especies para producir nuevos organismos.
Se pueden aislar genes, modificarlos, introducirlos a nuevos hospederos, y clonarlos para obtener una ventaja novedosa sobre el organismo natural.
INGENIERÍA GENÉTICA O ADNr
ESTRUCTURA DE UN GEN Promotores Exones Sitio de inicio de la Transcripción Sitio de terminación de la Transcripción Realzadores < 100 Kb Los promotores pueden ser genéricos o tejido específico La función del gen depende de los FACTORES de TRANSCRIPCIÓN (FT) que activan a las ARN pol. Los FT son: los Factores de Transcripción General (se unen a secuencias promotoras genéricas) y los Activadores de Transcripción (se unen a secuencias promotoras específicas). Los FT pueden encenderse o apagarse en respuesta a estímulos del entorno del individuo. Entre los promotores de los genes que desarrollan la capacidad cerebral o talento de los individuos están la alimentación, la salud, el estímulo temprano con experiencias motivadoras (el juego), el amor. Intrones
INGENIERÍA GENÉTICA NUEVAS PROTEÍNAS
E nzimas producidas por Biotecnología
mediante el ADN recombinante se usan
como aditivos en dietas de aves ,
para digerir carbohidratos complejos como la s
beta-glucanasas , alfa-amilasas , maltasas , oligo 1-6 glucosidasas , xilanasas , sacarasas ; lipasas ; proteasas y fitasas ( para la utilización del fósforo ) .
E n México, tiene n un gran impacto en la producción
a vícola proporcionando 3/5 de carne de aves para el consumo de proteína animal. Se considera que el mercado mundial de enzimas como aditivos en los alimentos crecerá del valor actual de US $ 60 millones al doble para el 2005 .
INGENIERÍA GENÉTICA NUEVAS PLANTAS
ARROZ con altos niveles de tolerancia a diferentes condiciones ambientales de estrés.
Se insertaron dos genes fusionados de trehalosa de E. Coli y un promotor tejido específico dependiente del estrés. Los genes de trehalosa permiten la producción de arroz aún si está estresado por frio, sequía o altos niveles de salinidad e incrementa la producción en 20%. La composición química de los granos no cambia.
El azúcar trehalosa ayuda a estabilizar moléculas biológicas: lípidos, enzimas y otras proteínas, en organismos en condiciones de estrés (PNAS Online, 27 nov. 2002).
Ingeniería Genética NUEVOS ANIMALES
1987 secreción de Beta-lactoglobulina
en leche de ratón.
Producción de proteína C humana en leche de cerdos, para desórdenes como hemofilia.
Hormonas de crecimiento humano en tejido seminal de cerdo.
Antitrombina humana III, anti-
coagulante sanguíneo secretada en
leche de cabras transgénicas.
Cabras transgénicas para producir
BioSteel fibra hecha por el hombre
con propiedades de tela de araña.
INGENIERÍA GENÉTICA NUEVOS ALIMENTOS A RROZ DORADO con beta caroteno de genes de narciso y de Erwinia uredovora, pigmentos que se transforman en pro-vitamina A al ser ingeridos. Hay 70 patentes implicadas en la consecución del arroz dorado; acuerdo con la industria reducen a 12 las patentes esenciales y se limita su cultivo gratuito a las explotaciones agrícolas que no superen los 10.000 dólares de beneficios anuales (Gebelli, 2001) . ARROZ fortificado con un gen de la ferritina del frijol de soya. ARROZ con aa esenciales.
INGENIERÍA GENÉTICA NUEVOS ALIMENTOS Salmón transgénico por hormona de crecimiento. Producido por AF Protein Inc. Cuenta con el promotor de la proteína de anticongelamiento de otra especie de pez. Crece de 4 a 6 veces más rápido que un salmón no transgénico. Tiene un 20% en mejoramiento de la eficiencia de conversión del alimento. Cerdo transgénico para el precursor de la hormona de crecimiento proteasa resistente (GHRH). Por técnicas de mutagénesis sitio dirigida y terapia electrogénica, se introdujo en músculo de cerdo. Los efectos de una inyección de 10 mg de dosis del plásmido, en cerdos de tres semanas de edad, se mantuvo sobre 60 días con un 42% mayor que los controles a los 62 días (42 kg contra 29 kg). (ISB, 2000 mar).
INGENIERÍA GENÉTICA NUEVOS ANTIBIÓTICOS
PAPA con la vacuna que previene la insulina dependencia de la diabetes mellitus 100 veces más poderosa que la actual vacuna. PAPA con la sub-unidad B antigénica de la enterotoxina del Vibrio cholerae causante del cólera). FRIJOL de SOYA con anticuerpos que protegen contra el virus 2 de Herpes simplex (HSV). TABACO con an ticuerpos que previenen la caries dental producida por Streptococcus mutans.
INGENIERÍA GENÉTICA CLONACION Término genérico para la replicación en un laboratorio de genes, células u organismos de una entidad original, con copias genéticas exactas del gen, célula u organismo original. Esta técnica ha producido avances sensacionales en medicinas y vacunas. También hay investigación en clonación de células humanas, órganos y otros tejidos. Esto puede producir el reemplazo de piel, cartilagos y hueso para victimas de quemaduras y accidentes, o de órganos.
Ingeniería Genética TERAPIA DE CÉLULAS MADRE
Ingeniería Genética TERAPIA GÉNICA Rafael Valdes del Hospital de Niños de México Implantó células de cerdo en 12 adolescentes en procura de curar su diabetes. En su método, usó células especializadas para proteger el transplante de los sistemas inmunológicos de los pacientes hospederos, que nunca había sido ensayado en humanos. Los implantes en los pacientes constan de células pancreáticas de cerdo , las cuales producen insulina (hay 150 millones de diabéticos en el mundo) . Para prevenir el rechazo del transplante implantó células de Sertoli (de testículo de cerdo) que han mostrado que protegen a los tejidos transplantados del sistema inmune recipiente en algunos modelos animales. Uno de los pacientes ha dejado de inyectarse insulina y cinco otros están tomando menos insulina que antes. Los resultados han llegado sin usar medicamentos Inmuno- supresores, los cuales tienen que ser dados por el resto de sus vidas a recipientes de transplantes (Nature/Vol. 419/5 sept. 2002).
El que investiga genera nuevos CONOCIMIENTOS, que pone a disposición de otros como DATOS , que al ordenarse son INFORMACIÓN , que puede llegar a ser CONOCIMIENTO útil, apropiado o adaptado, por la infraestructura de investigación de C&T que posea un país.
REFLEXIONES
La incidencia positiva que las actividades de I+D tienen sobre el desarrollo de los países ha conducido a los gobiernos de los diferentes estados a destinar una parte de sus recursos financieros a potenciar ambas actividades. De esta manera ha sido posible diversificar las líneas de investigación con la finalidad de abarcar cada vez más campos y, al mismo tiempo, asegurar la formación de personal cualificado.
CHINA, actualmente a la vanguardia en el desarrollo científico y tecnológico mundial, fundamentó en 1980 su productividad y competitividad, mediante Políticas de Ciencia y Tecnología, que formó miles de Ph.D. en todas las disciplinas de la C&T, en las más prestigiosas Universidades del mundo.
CHILE, país al que imitamos constantemente, ejecuta la estrategia de las tres (C) COPIAR, COMPRAR, CREAR, para lo cual cuenta con recurso humano calificado.
REFLEXIONES
REFLEXIONES Es de urgencia para el país apostarle a una Política de Nación de Ciencia y de Tecnología, que identifique los nichos de conocimiento a ocupar, y promueva la adquisición de infraestructura necesaria y la formación de recursos humanos con capacidad de investigar, desarrollar y aprovechar tecnologías que ayuden a mejorar la calidad de v
0 comments
Post a comment