El adn y la ingeniería genética ii

Obtención de plantas transgénicasLa producción de plantas transgénicas se realiza con la finalidad de mejorar el rendimiento delos cultivos, aumentar su resistencia a las plagas y los herbicidas, y para la producción desustancias de interés farmacológico. ADN con el gen de interésLa bacteria Agrobacterium Mediante la tecnología del ADN El plásmido Ti se utiliza comotumefaciens contiene un plásmido Ti recombinante se inserta en el vector para insertar el gen ende gran virulencia para las plantas. plásmido un fragmento de ADN células vegetales que podrán dar con el gen de interés. lugar a plantas transgénicas.

Plantas transgénicas Agrobacterium tumefaciens es patógena de plantas.Produce tumoresTransgénesis= introducción Agrobacterium núcleode ADN extraño en un Plásmido Tigenoma, de modo que se inductor de tumores cromosomamantenga estable de forma contiene oncogenes (genes onc)hereditaria y afecte a todaslas células en losorganismos multicelulares. cromosoma célula vegetal Ingeniero genético natural tras tumores sutitución Proliferación de de genes hormonas onc por crecimiento. Se genes de forman tumores interés en las zonas de la lesión

OBTENCIÓN DE MAIZ TRANSGÉNICOEl gen Bt de la bacteria Bacillus thuringiensisproporciona resistencia a las plagas al producir unatoxina (Bt) que produce la muerte de las larvas deltaladro del maíz a las pocas horas de habersealimentado con la planta.

Ejemplo del empleo de la ingenieríagenética en la lucha contra plagasBt (Bacillus thuringiensis) es una bacteria quese encuentra naturalmente en el suelo en todoel mundo. La característica exclusiva de estabacteria es la producción de un cristal proteicoque mata en forma selectiva un grupoespecífico de insectos. Estos cristalesproteicos (proteínas Cry) son tóxicos para elaparato digestivo de los insectos sensibles ydeben ser ingeridos para ejercer su acción.Una vez ingeridos, las enzimas digestivas delinsecto activan la fórmula tóxica de la proteína.Las proteínas Cry se ligan a "receptores"específicos del revestimiento interno de losintestinos y dañan las células. Los insectosdejan de comer dos horas después de haberingerido el primer bocado y, si han comidosuficiente cantidad de toxina, mueren dos otres días después. Durante más de treintaaños se han aplicado con éxito en una serie decultivos diversas fórmulas líquidas ygranuladas de Bt contra lepidópteros (orugas).La inserción en el maíz del gen procedente deBacillus thurigiensis,que codifica esta proteínatóxica para el insecto, que provoca laenfermedad conocida como “taladro del maíz”,hace que esta planta se vuelva resistente alinsecto.

Problemas:La toxina Bt en las plantastransgénicas tiene propiedadessustancialmente diferentes a la toxina Bt ensu forma natural. La toxina puede sertransmitida a través de la cadena alimenticia, unefecto que nunca ha sido observado en la toxinaBt en su forma natural. Larvas de especies deinsectos predadores benéficos (larvas verdes decrisopa) murieron cuando fueron alimentadas conel gusano barrenador europeo

1. Los OMG 1.2. ¿Para que se obtienen los OMG? ¿Para que se obtienen los Organismos Modificados Genéticamente? Que sus productos tengan una Resistencia a plagas de vida comercial más larga insectos Maíz Bt Flavr Svr Lepidópteros Resistencia a herbicidas Tengan mejores cualidades nutritivas Arroz doradoSoja Roundup Ready® βcaroteno (Vitamina A)

• Arroz dorado: Posee Betacarotenos de un narciso y de una bacteria. • El Betacaroteno es un precursor de la Vitamina A. • Deficit de Vit. A es un grave problema de salud: 3 millones niños la padecen (Sur de Asia) • Previene de: diarreas, tuberculosis, malaria y de laβ-Caroteno transmisión de madres a hijos del SIDA.

• Patatas con vacunas del cólera.• Soja con anticuerpos frente al virus herpex• Tabaco con anticuerpos frente a caries dental producido por Streptococcus mutans y con interferon.

Características incorporadas a cultivos transgénicos 8% Resistencia a insectos30 % 52 % Tolerancia a virus 7% 3% Resistencia a hongos Tolerancia a herbicidas Otros

Transgénesis en animales (por microinyección de zigotos)

Ingeniería Genética:Nuevos animalesSalmón transgénico porhormona de crecimiento. (ISB, 2001, oct; Netlink, 2000).Producido por AF Protein Inc. Cuenta con el promotor de laproteína de anticongelamiento de otra especie de pez. Crece de4 a 6 veces más rápido que un salmón no transgénico. Tiene un20% en mejoramiento de la eficiencia de conversión delalimento. VACAS LECHERAS con incremento de proteínas. En Nueva Zelanda se clonaron vacas con óvulos mejorados genéticamente, para mejorar la producción del queso y crema, aumentando dos veces la kappa caseína, crucial para hacer la cuajada y de 20% más de beta caseina, que mejora la acción del cuajo (Hoag, H. Nature, 27 enero 2003).

Antitrombina humana III, anticoagulante sanguíneo secretada en leche de cabras transgénicas. Cabras transgénicas para producir BioSteel fibra hecha por el hombre con propiedades de tela de araña.Cerdos transgénicos conhormonas de crecimiento.En la foto cerdostransgénicos coloreadoscon genes verdesfluorescentes de medusas

A n im a le s t r a n s g é n ic o s yo b t e n c ió n d e s u s t a n c ia s d ein t e r é s Transferencia génica Óvulo de oveja fecundado Oveja nodriza Rebaño de descendientes transgénicos que producen la proteína PRODUCCIÓN DE LECHE Medicamento Purificación como la α-1- de la antitripsina o el proteína activador del plasminógeno.

Clonación de animalesLa clonación reproductiva en animales persigue la creación de individuos genéticamenteidénticos a partir de una célula adulta. El método más utilizado en esta clonación es latransferencia nuclear. 1. Se extrae una célula somática del individuo 4. Se desarrolla la “célula que se quiere clonar. creada” hasta formar un embrión. 3. Se reemplaza el núcleo del óvulo por el núcleo de la célula somática. 2. Se extrae un 5. Se implanta en el útero de óvulo de una una hembra de la misma especie. hembra donante y se La descendencia será idéntica elimina el núcleo. genéticamente al donante de la célula somática.

Clonan terneros en EE UU para producir anticuerpos humanosTerneros clonados y manipulados genéticamente (fábrica de anticuerpos humanos) genes para anticuerpos células dérmicas clonación humanos recombinantesObjetivo: Tratamiento de enfermedades inmunológicas Futuro: Tratamiento de una amplia gama de enfermedades ocasionadas porbacterias y virus, como hepatitis, ántrax (utilizada como arma biológica)

Clonan cerdos destinados a trasplantar sus órganos a humanos La empresa escocesa PPL Therapeutics logra retirar de los cerditos el gen que provoca el rechazo en transplantes a humanos "alfa 1,3 galactosil transferasa" Paso importante en favor del xenotrasplante (transferencia de células u órganos de una especie a otra) Ayudará a superar la escasez de órganos humanos para hacer trasplantes de todo tipo

Un laboratorio de Texas clona al primer animaldoméstico"Copycat" es el primer gatito nacido mediante clonación" El experimento abre las puertas de la clonación masiva de animales domésticos, un fin sin explorar cuya sola posibilidad había desencadenado ya el almacenamiento de células de mascotas por parte de sus ricos propietarios febrero 2002 Universidad College Station (Texas) El sexto día El ataque de los clones

clonación

L a b io t e c n o lo g ía e n e lm e d io a m b ie n t e :b i o r r biorremediación i ó n en la utilización de La e m e d i a c consiste microorganismos frente a la contaminación. BIODEGRADACIÓN DEL PETRÓLEO Algunos tipos de bacterias, mohos y levaduras y algas verdes pueden crecer sobre el petróleo, decomponiéndolo. Esto es útil cuando se produce un vertido. TRATAMIENTO MICROBIOLÓGICO DE AGUAS RESIDUALES Los microorganismos se emplean para eliminar las sustancias orgánicas, que contaminan el agua, mediante reacciones de fermentación. Se obtiene productos como dióxido de carbono, amoniaco, nitratos, sulfatos y fosfatos. REMEDIACIÓN DE VERTIDOS TÓXICOS Muchas plantas que poseen una capacidad natural para concentrar metales pesados, pueden potenciar esa cualidad mediante un tratamiento de ingeniería genética.

TERAPIA GÉNICATerapia génica. Es un tratamiento médico que consiste en manipular lainformación genética de células enfermas para corregir un defecto genético opara dotar a las células de una nueva función que les permita superar unaalteración. • Encontrar el gen “roto”. • Encontrar una copia sana del gen que falta y transplantarlo en las células afectadas. • Se utilizan vectores: – Retrovirus. – Adenovirus. – Injección directa en liposomas. SCID • (Severe Combined Inmunodeficiency) Una forma de SCID es la deficiencia de ADA (adenosin deaminasa). Terapia: Leucocitos con genes ADA.

En principio existen tres formas de tratar enfermedades con estas terapias:► Sustituir genes defectuosos o reparar la secuencia mutada.► Inhibir o contrarrestar efectos dañinos. Se silencia un gen queproduce una proteína dañina (se actúa sobre el ARN mensajero para que nopruduzca la proteína.► Insertar genes nuevos. ♦ Se insertan genes suicidas que destruyen la célula que los aloja. ♦ Insertar genes estimuladores de la respuesta inmune. ♦ Introducir una copia de un gen normal sustituyendo un gen mutante► Otras estrategias que se siguen en la actualidad contra elcáncer son: ▬ Inactivar oncogenes. ▬ Introducir genes supresores de tumores. ▬ Introducir genes suicidas. ▬ Introducir genes que aumenten sensibilidad a fármacos.

Terapia génica• Estrategias Terapéuticas: enviar una información a un grupo de células del organismo puede hacerse de dos formas distintas – Inyectando directamente el vector en el paciente (estrategia in vivo dentro del cuerpo) – Inyectando el gen en células sanas del paciente que se han extraído antes mediante una biopsia (estrategia ex vivo fuera del cuerpo).• ¿Qué tipo de células pueden emplearse en la terapia génica? Se pueden emplear dos tipos : – Células del propio paciente: estas células se modifican en el laboratorio, antes de re-inyectarlas. – Células Madre: Células con gran capacidad de multiplicarse y que pueden generar cualquier tipo de célula de un organismo adulto. Estas células pueden extraerse del propio paciente o proceder de cultivos mantenidos en el laboratorio.

CREACIÓN DE UN EMBRIÓN ARTIFICIAL (con células adultas) -embrión somático-OBJETIVO ÚLTIMO: TRATAMIENTO de ENFERMEDADES OBJETIVO ÚLTIMO: AUTOTRASPLANTES (no hay rechazo)1 Cultivo de blastocisto Fecundación2 Eliminación de la capa externa Embrión temprano3 Adición de sustancias Fusión de célula somática que disgregan la masa y ovulo enucleado celular interna En caso de existir deficiencias a nivel genético se puede hacer terápia génica 6 Adición de factores de a nivel de células madre4 Transferencia de los agregados diferenciación celulares a un nuevo pozo seleccionados 7 Administración de células diferenciadas a tejidos dañados5 Formación de células diferenciadas a tejidos dañados

Proyecto Genoma• Genoma es el conjunto de genes que posee un organismo.• El “proyecto genoma” pretende secuenciar el ADN de una especie e identificar los genes.• El “Proyecto Genoma Humano” (PGH) comenzó en 1990 y se completó en abril de 2003, pero se continúa con él porque, se conoce la secuencia de nucleótidos pero se pretende interpretar la información hasta conocer la posición de los genes y su función.• Características del genoma humano: – Contiene unos 3200 millones de pares de bases – Solo el 2% pertenece a genes con información para fabricar proteínas (proteoma: conjunto de proteínas codificadas por un genoma). Contiene unos 25.000 genes pero se desconoce la función de casi la mitad de ellos – Es casi igual para todos los seres humanos. Solo nos diferencia el 0,1% – Casi la mitad de las proteínas humanas son muy semejantes a las de otros seres vivos.• Así, además de la genómica se ha iniciado una etapa proteómica o Proyecto Proteoma.

16 de Febrero de 2001Celera Genomics Proyecto genoma humano La secuencia del genoma es un atajo valioso: ayuda a los científicos a encontrar los genes más fácil y rápidamente y sienta las bases para averiguar la función de los genes identificados Beneficios médicos tras el conocimiento de la estructura de cada gen humano • Diagnóstico en individuos con riesgo de ser portadores del gen de alguna enfermedad • Marco de trabajo para el desarrollo de nuevas terapias, además de nuevas estrategias para la terapia génica15 de Febrero de 2001Consorcio público internacional

Calendario de genomas

P r o ye c to G e n o m a Datos comparativos de genomasH uPrincipales o m a n objetivos de este de diferentes animales con el ser proyecto humano.♣ Identificar todos los genes humanos. Gusano 19.000♣ Realizar mapas genéticos que genes Mosca 13.000 genes indiquen la posición relativa de los diferentes genes.♣ Confeccionar mapas físicos que 20% idéntico 60% idéntico presenten la secuencia de nucleótidos de cada gen. Humanos 30.000 genes 70% idéntico 98% idéntico El bandeado cromosómico Ratón 30.000 genes Chimpancé 30.000 identifica regiones concretas de genes ADN.

¿SÓLO EL GENOMA? Same GenomeDifferent Proteome

PROTEÓMICA• Proteoma: Conjunto de proteínas que se expresan de un genoma y que varía según el estado en el que se encuentre la célula: estrés, bajo el efecto de fármacos, de una hormona, de un neurotransmisor…• Proteómica: Ciencia que correlaciona las proteínas con sus genes ó el estudio y caracterización de todo el conjunto de proteínas expresadas de un genoma.

Podemos diferenciar distintos tipos de proteómica:• Proteómica de expresión: consiste en ver la diferencia de proteínas que contiene una célula en función de una variación que ha experimentado. Así en medicina, se pueden conocer las nuevas proteínas asociadas a una enfermedad comparándolas con las de una célula sana.• Proteómica del mapa celular. Estudia la diferente localización de las diferentes proteínas en los distintos orgánulos celulares.• Proteómica funcional: estudio de los grupos de proteínas que interrelacionan en la realización de una función, en la transmisión de una señal, en el mecanismo de una enfermedad o en la interacción proteína-fármaco.

news2009

Declaración Universal de Derecho Humanos y Genoma Humano de la UNESCO (1997),adoptada en 1998 por la Asamblea General de ONU (busca un balance entre unacontinuación en las investigaciones y la salvaguarda de los derechos humanos)Frente a los múltiples beneficios de la ingeniería genéticapueden surgir algunos problemasProblemas sanitarios nuevos microorganismos patógenos,efectos secundarios de nuevos fármacos de diseño, etc...Problemas ecológicos desaparición de especies con consecuenciasdesconocidas, nuevas contaminaciones debidas a un metabolismo incontrolado, etc...Problemas sociales y políticos en el campo de la producción industrial, agrícola yganadera, pueden crear diferencias aún más grandes entre países ricos y pobres. El sondeo génico enpersonas puede llevar a consecuencias nefastas en la contratación laboral, por ejemplo, y atenta contrala intimidad a que tiene derecho toda persona (empleo, agencias de seguros, discriminación..).Problemas éticos y morales Poder conocer y modificar el patrimonio genético humanopuede ser una puerta abierta al eugenismo "Eugenesia: la ciencia del incremento de la felicidad humana

DUDAS• ¿Si fuera posible, a usted le gustaría hacerse un test genético que le dijera las enfermedades que sufriría en su vida?• ¿Desearía saber si su hijo por nacer tiene defectos genéticos?• ¿Deberían los científicos patentar la vida?• ¿Los beneficios contrapesan los riesgos?• ¿Quién decide la utilización de órganos para donarlos?• Reemplazar genes defectuosos para sanar no es controversial, pero...¿introducir genes en gente saludable para ser más inteligente o transformarla en atleta, será ético?

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