BIOTECNOLOGÍABIOTECNOLOGÍACualquier proceso tecnológico que permita obtener recursos (fármacos, alimentos u otras

sustancias de utilidad ) empleando seres vivos.Muchos procesos conocidos desde antiguo como la fabricación de pan, la obtención de queso,

vino, tintes, técnicas de cultivo, de ganadería, …. son procesos biotecnológicos.Pero la la BIOTECNOLOGÍA MODERNABIOTECNOLOGÍA MODERNA implica la utilización de la INGENIERIA GENÉTICA, queconsiste en técnicas para la manipulación del ADN .

CAMPOS DE APLICACIÓN DE LA INGENIERIA GENÉTICA:

Agricultura y Ganadería Medicina y Farmacia Industria Producción de energía Descontaminación ambiental (Biorremediación) Investigaciones policiales Estudios evolutivos

TÉCNICAS DE INGENIERIA GENÉTICATÉCNICAS DE INGENIERIA GENÉTICA

• Tecnología del ADN recombinanteTecnología del ADN recombinante: consiste en insertar fragmentos de ADN de un organismo en otro, permite obtener organismos transgénicos

• Técnica PCR (Reacción en cadena de la polimerasa): Técnica PCR (Reacción en cadena de la polimerasa): permite obtener grandes cantidades de ADN a partir de una cantidad pequeña

• SecuenciaciónSecuenciación: permite leer la secuencia de bases nitrogenadas de un fragmento de ADN

TECNICAS DE INGENIERIA GENÉTICAA) TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTEA) TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE: permite aislar un fragmento

de ADN de un organismo (transgén) e insertarlo en el ADN de otro organismo que puede ser de otra especie.

• Esta técnica permite la obtención de transgénicos: organismos que portan genes de otra especie

• Dentro de los transgénicos podemos diferenciar:

a) Clonación moleculara) Clonación molecular: se utilizan microorganismos y la finalidad es obtener obtener de forma continua grandes cantidades de una sustancia determinadade forma continua grandes cantidades de una sustancia determinada que producen estos microorganismos a los que se les ha insertado un gen de otra especie.

• Ejemplo, la síntesis de insulina humana a partir de bacterias o levaduras, para ello se incorpora a estos microorganismos el gen humano que codifica la síntesis de esta proteína

• Otras producciones: hormona del crecimiento, factores de coagulación, antígenos para vacunas, antibióticos, aminoácidos, enzimas para mejorar la actividad de detergentes, …

b) Obtención de organismos transgénicos u Organismos Modificados b) Obtención de organismos transgénicos u Organismos Modificados Geneticamente (OMG)Geneticamente (OMG)

Aplicaciones: En la agricultura, plantas resistentes a condiciones ambientales (sequía, suelos

salinos, suelos pobres), enfermedades, herbicidas, mejorar la calidad nutritiva, prologar el proceso de maduración, aumentar la productividad, etc

En la ganadería: animales más productivos y resistentes

En Medicina y Farmacología: Cultivos farmacéuticos (Biofarmacia): Conseguir plantas que sintetizan fármacos en

grandes cantidades e incluso se puedan administrar mediante el consumo de la propia planta (por ejemplo vacunas)

Animales de laboratorio transgénicos que sirven como modelo experimental para el estudio de enfermedades y fármacos

Obtener órganos de animales para trasplantes Granjas farmacéuticas: animales que producen fármacos y los excretan por la leche

En la industria: Obtener plásticos biodegradables, microorganismos para industria alimentaria

Contaminación ambiental : Biorremediación mediante el uso de microorganismos y plantas transgénicas

Obtención de biocombustibles a partir de plantas transgénicas

Obtención de maíz resistente a insectos

B) REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA, TÉCNICA PCRB) REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA, TÉCNICA PCR• Permite obtener grandes cantidades de ADN a partir de una muestra muy pequeña

Aplicaciones:

• Obtención de cantidad suficiente de ADN para su secuenciación (leer el orden de las bases nitrogenadas) y poder determinar si existe alguna mutación o simplemente conocer la disposición normal de las bases (se utiliza en el estudio de los genomas)

• Análisis de ADN fósil• Estudios de parentesco evolutivo: el grado de similitud en el ADN permite establecer relaciones

de parentesco entre especies • Identificación de especies• Determinación de huellas genéticas, permite obtener suficiente cantidad de ADN a partir de

muestras pequeñas (gotas de sangre, semen, bulbo de cabello, restos de piel) para poder realizar estudios comparativos (investigaciones policiales, medicina forense, pruebas de paternidad)

Genómica Forense• El primer caso de identificación criminal por medio de pruebas de ADN,

ocurrió en 1985. La identificación criminal por ADN es un aspecto importante de la investigación criminal que emplea evidencias biológicas recolectadas en el lugar de un delito, como homicidio, violación, secuestro, robo o hurto e identificación de restos mortales.

 • Las evidencias biológicas, como la sangre, el semen o los cabellos,

encontrados en la escena de un delito, deben ser transportados, compilados y almacenado correctamente para su estudio mediante técnicas moleculares y de laboratorio, permitiendo así, la identificación del presunto sospechoso.

Genómica Forense – Análisis de ADN

Genómica Forense• El ADN recogido en la escena del delito

solamente es analizado en algunas regiones que representan mayor diversidad.

• Estas regiones son marcadores genéticos o moleculares, que se utilizan para caracterizar el ADN de una persona en un perfil de fragmentos que es particular o propio.

Método STR• El método de STR (Short Tanden Repeats o repeticiones en tándem cortas o

microsatélites) es el más utilizado hoy en día; con esta técnica es posible hacer la tipificación del ADN utilizando mínimas cantidades de muestra: como cabellos, piel, sangre, saliva o semen. Este proceso se hace in vitro para hacer muchas copias de fragmentos de ADN. El proceso de esta técnica podemos observarlo en la imagen anterior.

 • Cuando un resultado de prueba de ADN hallado en la escena del crimen se compara con

el ADN de un sospechoso y los perfiles coinciden, se puede aseverar que ese sospechoso estuvo implicado en el delito que se investiga.

Prueba de Paternidad• El estudio del ADN o información genética de una

persona, permite también establecer vínculos genealógicos, entre ellos la paternidad (y también maternidad) de una persona.

 • Para el caso de una prueba de paternidad de un recién

nacido, se toma una muestra de sangre del talón del bebé (por ejemplo) o una muestra de tejido y saliva tomadas con un hisopo, de la boca del niño, como explicaremos más adelante.

• De la misma manera, se toma una muestra del ADN del presunto padre. Conociendo el mapa genético del niño y de la madre, es más sencillo complementar el mapa genético del niño con el ADN del padre, ya que sabemos que los hijos reciben la mitad de la información genética de un progenitor y la otra mitad del otro.

C) SECUENCIACIÓN C) SECUENCIACIÓN • Consiste en poder determinar la secuencia de nucleótidos (de bases

nitrogenadas) de un fragmento de ADN

• Permite identificar posibles mutaciones diagnosticar enfermedades asociadas a estas mutaciones: DIAGNÓSTICO MOLECULARDIAGNÓSTICO MOLECULAR

• El diagnóstico molecular permite diagnosticar la enfermedad antes de que se manifieste clínicamente lo cual puede permitir un mejor control de la misma.

• Se utiliza en el diagnóstico prenatal, en el consejo genético y en la selección de embriones para evitar enfermedades hereditarias

Estas tres técnicas han permitido el desarrollo de la TERAPIA GÉNICATERAPIA GÉNICA Consiste en introducir genes sanos en células que presentan estos genes

defectuosos Para la introducción de los genes se requiere un vector o vehículo que

puede ser un virus, o más recientemente preparados moleculares. La terapia génica puede ser la solución para corregir las enfermedades

hereditarias y algunos tipos de cánceres. Existen dos métodos:• Terapia génica in vivo: se inocula al paciente directamente con el vector y

los genes que deben alcanzar las células diana o blanco.

Terapia génica ex vivo: Las células a tratar son extraídas del paciente, manipuladas en el laboratorio y finalmente reintroducidas de nuevo en el paciente

ADRENOLEUCODISTROFIAADRENOLEUCODISTROFIA

El 'milagro' de Andy y ÁngelUn ensayo confirma la eficacia de la terapia genética en una enfermedad rara Los pacientes, que están haciendo su vida normal, han sido tres menores españoles La investigación supone un nuevo impulso para este tipo de tratamientos

Jueves 5/11/2009

El procedimiento El tratamiento al que hace referencia 'Science' consiste en la extracción de células madre sanguíneas obtenidas en sangre periférica, gracias a su movilización desde la médula ósea con la ayuda de tratamiento farmacológico. Una vez en el laboratorio, éstas son infectadas y tratadas con el virus de inmunodeficiencia humana (VIH), que ha sido previamente modificado para evitar su efecto patógeno. De esta forma actúa como un 'taxi' biológico para transportar la versión correcta del gen que está defectuoso [localizado en una región del cromosoma llamada Xq28] que causa la enfermedad.

http://www.elmundo.es/elmundosalud/2009/11/05/neurociencia/1257443955.html

Las células madreLas células madre• Las células madre o células troncales (en inglés, stem cells) son células indiferenciadas que

pueden dividirse indefinidamente produciendo nuevas células madre, pero en condiciones adecuadas se diferencian en uno o varios tipos celulares especializados.

• Por lo tanto presentan tres características, son indiferenciadas, es decir, no tienen ninguna especialización que les permita realizar una

función determinada, tienen la capacidad de autorrenovación (división) y pueden diferenciarse, son capaces de generar células especializadas con funciones y

características muy determinadas.

Las células madrepueden ser

TotipotentesCapaces de generar

un organismo completo

(primeras divisiones del cigoto)

PluripotentesCapaces de generar

cualquier tipo de tejido(hasta 5º día)

MultipotentesPueden generar

diversos tejidos de un tipo

celular determinado

TIPOS DE CÉLULAS MADRETIPOS DE CÉLULAS MADRE

No todas las células madre son iguales, se diferencian por su origen y por su capacidad de diferenciación.

CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS

CÉLULAS MADRE ADULTAS

CÉLULAS MADRE PLURIPOTENTES INDUCIDAS

CÉLULAS MADRE EMBRIONARIASCÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS

• Las células madres embrionarias (ESC, en inglés embryonic stem cells) son células que se obtienen de la masa celular interna del blastocisto. En esta fase embrionaria temprana (a partir del 5º día tras la fecundación), se aprecian dos grupos de células: las que forman la capa superficial, de las que se ha de originar la placenta, y las que ocupan la parte interior, que forman la masa celular interna.

• Estas células que, en condiciones normales, seguirán su proceso de diferenciación dando lugar a los tres grupos de tejidos embrionarios (ectodermo, endodermo y mesodermo en la fase de gástrula), cuando se extraen y se colocan en un medio de cultivo adecuado pueden dar lugar a cualquier tipo celular.

• Debido a esta capacidad de diferenciación, las células madre embrionarias se consideran células pluripotentes, porque, aunque no pueden dar lugar a un organismo completo, son el origen de todos los tipos celulares y tejidos de un individuo.

PROBLEMASPROBLEMAS

• Primero, para evitar problemas de rechazo es necesario que las células embrionarias procedan del mismo individuo que las va a recibir. La única manera de conseguir esto es mediante la clonación terapéutica, lo que implica la formación de un embrión clon (con el material genético del paciente) que será destruido para obtener las células madre.

• Segundo, las células madre embrionarias degeneran con mucha frecuencia en células tumorales, lo que supone un serio inconveniente.

• Tercero, se precisa la destrucción de embriones para poder obtener las células madre embrionarias. Esto supone un dilema ético sobre el uso de estas células.

• Cuarto, se necesitan muchos embriones para obtener una línea celular adecuada

CÉLULAS MADRE ADULTASCÉLULAS MADRE ADULTAS

• Se les llama células madres adultas (ASC, adult stem cells) porque son células madre que se obtienen de diversos tejidos adultos. Su principal función es reemplazar las células que mueren en un tejido u órgano.

• Se ha descubierto la existencia de estas células en muchos tejidos como la médula ósea, tejido graso, piel e incluso en tejidos que tiene una baja tasa de renovación celular como el tejido nervioso.

• Y algo mucho más interesante, estas células que inicialmente se catalogan como células multipotentes, pueden ser capaces de originar muchos tipos de tejidos.

Células madre de tejido adiposo

Células madre de la piel

• Son las primeras células madre que se están utilizando en medicina regenerativa y los ensayos clínicos son muy esperanzadores, para empezar tenemos dos ventajas :

• Primera, no hay problemas de rechazo puesto que las células provienen del mismo receptor

• y segunda, no se trabaja con embriones

Desventajas: son escasas y difíciles de cultivar.

CÉLULAS MADRE PLURIPOTENTES INDUCIDASCÉLULAS MADRE PLURIPOTENTES INDUCIDAS

• Las células madre pluripotentes inducidas (células iPS, induced pluripotent stem cells) son la gran esperanza de los que aspiran a conseguir una plasticidad parecida a la de las células madre embrionarias pero sin la necesidad de trabajar con embriones.

• Fueron descubiertas en 2007 y desde entonces la técnica para su obtención ha ido mejorando a pasos agigantados aunque todavía no se pueden utilizar pues comparten uno de los inconvenientes de las células madre embrionarias, la capacidad de degenerar en células tumorales.

• Se obtienen a partir de células somáticas adultas mediante una técnica de reprogramación celular: se utiliza un virus para insertar en el núcleo unos genes que provocan una regresión de la célula hasta un estado indiferenciado embrionario, convirtiéndola en una célula madre embrionaria pero inducida.

POR CLONACIÓN TERAPÉUTICA