Las aplicaciones de la ingeniería genética están relacionadas con la modificación del material genético de un organismo, de modo que obtendremos un organismo modificado genéticamente (OMG).
La ingeniería genética usa técnicas de laboratorio que permiten modificar la secuencia del ADN de los organismos, para así dotarlos de nuevas características.
Se suele usar como sinónimo OMG y transgénicos. Sin embargo, no es lo mismo. Un transgénico es un OMG que se ha obtenido incorporándole un gen que no tenía para ofrecerle una nueva característica.
En cambio, existen otros tipos de organismos a los que se les ha manipulado su genoma con la finalidad de modificar la secuencia de un gen para que sea funcional, inactivarlo o potenciarlo y que también son OMG.
Aunque pueda parecer ciencia ficción, la ingeniería genética se aplica actualmente con el fin de obtener productos o soluciones que nos benefician, que van desde la terapia génica para tratar enfermedades genéticas hasta crear mosquitos transgénicos para erradicar enfermadas transmitidas por ellos.
¿Aún no te queda claro si la ingeniería genética es útil?
Lee la siguiente entrada y averigua cuales son las principales aplicaciones de la ingeniería genética.
Tabla de contenidos
1. Aplicaciones de la ingeniería genética en la agricultura
Las aplicaciones de la ingeniería genética en la agricultura son múltiples. Una de ellas es su uso para incrementar la productividad de los cultivos.
Por ejemplo, se puede incrementar la tolerancia de los cultivos a estrés abiótico como la sequía, frío o acidez del suelo, extrayendo genes de plantas que naturalmente están adaptadas a climas secos y tienen la capacidad de usar el agua de manera eficiente, para incorporarlos a una enorme variedad de cultivos.
También, se pueden conseguir plantas resistentes a plagas de insectos y herbicidas introduciéndoles genes de determinadas bacterias.
De manera similar, se pueden producir cultivos enriquecidos con nutrientes. Por ejemplo, el arroz dorado es una variedad de arroz enriquecida con beta-caroteno, el precursor de la vitamina A. Este arroz se creo para paliar la falta de vitamina A, principal causa de ceguera infantil
También, se puede aplicar la ingeniería genética en programas de mejora vegetal que tienen como finalidad la mejora de la calidad de los cultivos.
2. Producción animal
Las aplicaciones de la ingeniería genética también están presentes en la producción animal.
Un ejemplo muy sonado es el del primer animal transgénico que se comercializó para consumo humano, un salmón transgénico producido en EE.UU.
Estos organismos modificados de salmón Atlántico (Salmo salar) pueden crecer durante todo el año, a diferencia del salmón convencional, que solo lo hace en los meses cálidos, lo que permite que el período de crecimiento sea menor y, por lo tanto, se reduce los costes de alimentación.
Para conseguir esta mejora, se introdujo al salmón Atlántico un gen de otro salmón (Oncorhynchus tshawytscha), que produce la hormona del crecimiento y el promotor (“activador del gen”) de un gen que hace a otro tipo de pez (Zoarces americanus) resistir a las bajas temperaturas. Gracias a estos promotores estos peces son capaces de expresar una proteína cuando hace frío resistiendo a temperaturas por debajo de la congelación.
De esta forma, los salmones transgénicos expresan la hormona del crecimiento durante todo el año, aunque haga frío, lo que permite al salmón adoptar tamaños mayores en la mitad de tiempo, comparado a los salmones no modificados que solo expresan la hormona del crecimiento en los meses cálidos.
3. Aplicaciones de la ingeniería genética en la industria farmacéutica
La industria farmacéutica no podía librarse de las aplicaciones de la ingeniería genética.
Los medicamentos se pueden sintetizar de diferentes maneras. Entre ellas, se encuentra la fabricación de medicamentos mediante el ADN recombinante.
La tecnología del ADN recombinante, consiste en introducir un gen en un organismo huésped (como una bacteria) para que produzca la proteína asociada al gen. El organismo será entonces un organismo modificado genéticamente y producirá una proteína recombinante.
La primera proteína recombinante que se aprobó como medicamento fue la insulina a principios de los años 80. La insulina es una hormona que se encarga de regular los niveles de glucosa en sangre, por lo que su deficiencia es una de las causas de la diabetes.
Anteriormente, se usaba la insulina extraída del páncreas de animales. Sin embargo, estás proteína no eran cien por cien idénticas a la humana, se obtenía una baja cantidad de proteína a costes elevados y existía riesgo de contaminación por patógenos.
Con la tecnología del ADN recombinante el rendimiento es mayor y se evita los problemas por contaminación de patógenos. Actualmente, existe en el mercado diferentes proteínas recombinantes para el uso como medicamentos, tales como antibióticos, vacunas o factores de crecimiento.
Existe otra forma de producir medicamentos que consiste en generar animales transgénicos para que produzcan la proteína de interés en su leche. El primer medicamento comercializado producido por un animal transgénico, fue una proteína anticoagulante que sintetizaban unas cabras transgénicas en su leche.
4. Modelos animales de enfermedades humanas
Las aplicaciones de la ingeniería genética también pueden estar relacionadas con la generación de animales que sirvan de modelo para enfermedades humanas. Es decir, modificar los genes de un animal que están involucrados en una enfermedad humana para que desarrolle dicha enfermedad.
De esta manera, puedes usar el animal (por ejemplo ratón, rata, pez cebra, etc.) para entender las bases de la enfermedad y desarrollar terapias que logren curarla.
También, se puede inactivar un gen para el estudio de la función de los genes, analizando los efectos producidos por la falta del gen.
5. Terapia génica
La finalidad de la terapia génica es modificar la información genética, que esta defectuosa y es responsable de una enfermedad, en las células del tejido de un individuo, con la finalidad de reducir o eliminar los síntomas de dicha enfermedad.
La terapia génica consiste, principalmente, en la transferencia de genes a un individuo para combatir una enfermedad genética, ya sea sustituyendo la copia mutada por una copia normal del gen o añadiendo una copia extra del gen pero con la versión normal. Además, también se puede utilizar técnicas de edición genética para modificar únicamente los nucleótidos mutados del gen.
Tanto las enfermedades genéticas hereditarias como las adquiridas pueden ser tratadas con terapia génica.
Existen dos tipos de terapia génica:
- Terapia de las células somáticas: afecta a un grupo determinado de células, sin afectar al resto ni a las células germinales (encargadas de producir los gametos). De este modo, el cambio solo afecta al propio individuo.
- Terapia de las células germinales: la terapia se hace sobre las células germinales, de modo que se transmitirá a la descendencia. Por cuestiones éticas, esta terapia no se lleva a cabo en humanos.
En 1990, la terapia génica fue usada por primera vez con fines terapéuticos en pacientes con una inmunodeficiencia causada por una mutación en el gen ADA de sus linfocitos, que ocasiona deficiencia en adenosina desaminasa.
En la actualidad, existen varias terapias génicas aprobadas para tratar diversas enfermadas genéticas.
6. Trasplantes
Otra de las aplicaciones de la ingeniería genética está relacionada con el campo de los trasplantes, ayudando a que este procedimiento sea más efectivo, evitando rechazos o infecciones asociadas.
Existirían dos aplicaciones básicas:
Xenotrasplantes
Los xenotrasplantes son los trasplantes de órganos entre diferentes especies. Gracias a la ingeniería genética, por ejemplo, se consiguió crear cerdos modificados genéticamente sin presencia de virus que podrían ocasionar infecciones en las personas trasplantadas.
De este modo, se podría trasplantar a humanos cualquier órgano del cerdo sin peligro de infección.
Clonación terapéutica
La clonación terapéutica es un tipo de clonación que permitiría clonar un tejido de una persona para reemplazarle tejidos dañados sin que haya rechazo, puesto que las células del tejido a clonar provienen del mismo individuo.
7. Aplicaciones de la ingeniería genética en la industria alimentaria
Entre las aplicaciones de la ingeniería genética en la industria alimentaria se encuentra la producción de probióticos, la síntesis de alimentos mediante procesos de fermentación y la generación de componentes para añadirlos a los alimentos, como enzimas o vitaminas.
Alimentos probióticos
Los alimentos probióticos son alimentos a los que se les ha añadido algún organismo vivo, en cantidades adecuadas, para ejercer efectos beneficiosos en la salud. Por ejemplo, pueden reducir los riesgos de diabetes tipo 2 o enfermedades cardiovasculares.
Este tipo de alimentos suelen tener microorganismos, como bacterias o levaduras y, comúnmente, suelen estar en formato de yogur u otros derivados lácteos fermentados, aunque existen otros tipos.
Los microorganismos usados como probióticos también son modificados genéticamente mediante ingeniería genética para mejorar el rendimiento de su metabolismo.
Procesos de fermentación
Dentro de los procesos de fermentación que se utilizan en la industria alimentaria se encuentran la fermentación alcohólica y la láctica.
La levadura Saccharomyces cerevisiae se usa para la elaboración de alcohol y pan, mientras que las bacterias lácticas se utilizan para producir derivados lácteos, como el queso o el yogur.
Las industrias modifican genéticamente los microorganismos para conseguir microorganismos con mejoras metabólicas. De esta forma, se consigue, por ejemplo, la disminución del tiempo de fermentación o el aumento de la acidez del vino.
Producción de enzimas, vitaminas o aminoácidos
Algunos enzimas, vitaminas o aminoácidos son producidos gracias a microrganismos modificados genéticamente y empleados en la industria alimentaria para añadirlos a diferentes alimentos de forma que mejoren sus propiedades.
8. Biorremediación
La biorremediación es el uso del metabolismo de organismos vivos (como microrganismos) o enzimas para descontaminar el medio ambiente, eliminando productos tóxicos o materia orgánica.
Los microorganismos se pueden usar para depurar aguas residuales o hasta para eliminar un vertido de petróleo. Sin embargo, el metabolismo de los microorganismos que encontramos en la naturaleza es insuficiente para degradar todos los contaminantes que pueden estar presentes en un ecosistema.
Por este motivo, las ingeniería genética también modifica microrganismos para desarrollar nuevas cepas con propiedades deseables para la biorremediación.
9. Aplicaciones de la ingeniería genética en la industria energética
Los combustibles fósiles causan la contaminación del medioambiente y, además, es un recurso limitado. En consecuencia, los biocombustibles podrían ser un sustituto al combustible fósil.
Por ello, se han utilizado algunos alimentos, como aceite de soja o palma, para la producción de biodiésel. Sin embargo, estos podrían no ser factibles para la producción de energía, ya que competirían con su uso como recurso para la alimentación.
Como alternativa, el cultivo de microalgas para la obtención de lípidos puede utilizarse como biodiésel. La especie predominante en la producción de biodiésel es la Chlorella vulgaris.
La ingeniería genética se utilizaría para modificar estas microalgas y obtener variantes con mayor producción de lípidos y abaratar los costos de productividad de biodiésel.
10. Control de plagas
Para controlar las plagas de insectos pueden utilizarse insecticidas químicos. Sin embargo, estos tienen efectos sobre el medio ambiente.
Como solución, se han desarrollado los bioinsecticidadas que son insecticidas biológico formados por organismos vivos como hongos, bacterias o virus, o sustancias sintetizadas por ellos.
Por lo tanto, otra aplicación de la ingeniería genética en la agricultura es el uso de estos bioinsecticidas. Los bioinsecticidas más utilizados son aquellos que derivan de la bacteria Bacillus thuringiensis (Bt). Esta bacteria tiene la capacidad de producir proteínas con efecto insecticida que afecta a varios insectos, ocasionándoles daños que producirían la muerte del insecto.
La ingeniería genética se encargaría, por ejemplo, del desarrollo de cepas de Bacillus thuringiensis adecuadas para la producción de estás proteínas a nivel industrial.
Sin embargo, las aplicaciones de la ingeniería genética en el control de plagas no se queda a nivel de la agricultura, sino que pueden dirigirse al control de plagas de insectos que provocan enfermedades en humanos, como el dengue, fiebre amarilla, zika o malaria.
Por ejemplo, en Brasil se liberó por primera vez a gran escala mosquitos machos transgénicos (OX513A, una cepa de Aedes aegypti) que presentaban una modificación genética que inducía a que el mosquito muriera al cabo de unos días de su liberación. De esta forma, los mosquitos transgénicos competían por las hembras con los machos silvestres.
Como resultado, los mosquitos que nacían incorporaban la modificación genética que les provocaría su muerte al cabo de unos días.
Conclusiones
Como has comprobado, las aplicaciones de la ingeniería genética son múltiples. Las técnicas de ingeniería genética han ido evolucionando con los años, lo que permite que nuevas aplicaciones vayan surgiendo.
Aunque para algunos la modificación genética de los organismos no está bien vista, lo cierto es que esta técnica permite obtener avances científicos que de otra manera no existirían, o se tardarían en conseguir, que mejoran la calidad de vida, los ecosistemas y la producción de alimentos.
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¿Se te ocurre otra aplicación de la ingeniería genética?
¡Te espero en los comentarios!
Referencias
- Cunningham, M. et al. (2021). Shaping the Future of Probiotics and Prebiotics. Trends in Microbiology. 29 (8), 667-685.
- Castillo, O. (2017). Producción de biodiésel a partir de microalgas: avances y perspectivas biotecnológicas. Hidrobiológica. 27 (3), 337-352.
- Ranjha, M. et al. (2022). Applications of Biotechnology in Food and Agriculture: a Mini-Review. Proceedings of the National Academy of Sciences. India Section B: Biological Sciences. 92 (1), 11-15.
- Ruiz M. y Sangro B. (2005). Terapia génica: ¿Qué es y para qué sirve?. Anales del Sistema Sanitario de Navarra. 28 (1): 17-27.
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