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Siglo Biotecnológico
LAS NOTICIAS DE LA INVENCIÓN DE NUEVAS TÉCNICAS
DE INTERVENCIÓN SOBRE LA VIDA VEGETAL, ANIMAL Y
HUMANA INVADEN CASI A DIARIO LA OPINIÓN PÚBLICA,
SUSCITANDO REACCIONES A MENUDO APASIONADAS Y
VALORACIONES OPUESTAS.
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Desarrollo de una Ciencia
La genética, ingeniería genética y los demás
términos relacionados con la herencia son
referentes de los grandes avances que se esta
produciendo la ciencia y las grandes expectativas
creadas han provocado una gran conmoción pública.
Los impactos más significativos han sido en la
agricultura y ganadería. Al empezar a actuar
sobre el hombre, sus genes y su descendencia es
cuando empiezan a surgir las dudas éticas sobre
estas técnicas, sobre si respetan o no la
dignidad humana
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Cromosoma corpúsculo intracelular alargado que
consta de ADN, asociado con proteínas, y
constituido por una serie lineal de unidades
funcionales. La especie humana tiene 46
cromosomas (23 pares). Gen unidad física y
funcional del material hereditario que determina
un carácter del individuo y que se transmite de
generación en generación. Genoma conjunto de
todos los genes de un organismo, de todo el
patrimonio genético almacenado en el conjunto de
su ADN o de sus cromosomas. Mapa genético
diagrama descriptivo de los genes en cada
cromosoma
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6
Ingeniería Genética
Técnicas que modifican las características
hereditarias de un organismo en un sentido
predeterminado mediante la alteración de su
material genético
La formación de nuevas combinaciones de genes por
el aislamiento de un fragmento de DNA, la
creación en él de determinados cambios y la
reintroducción de este fragmento en el mismo
organismo o en otro. Cuando los genes nuevos son
introducidos en las plantas o animales, los
organismos resultantes pasan a llamarse
transgénicos.
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OBJETIVOS

• Presentar información con validez
• científica, en forma clara y comprensible.
• Contribuir a generar un ambiente propicio
• para la reflexión analítica sobre la
  Ingeniería
• Genética (Tecnología del ADN recombinante).
• Promover el espíritu crítico e identificar el
• potencial de la investigación biotecnológica
• para su aprovechamiento en beneficio del
• mejoramiento de la calidad de vida

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BASES MOLECULARES DE LA INGENIERIA GENÉTICA
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HECHOS HISTÓRICOS DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR
1953 Watson Crick determinación de estructura
del ADN 1966 Nirenberg, Ochoa y Khorana
elucidaron Código Genético 1967 Wise y Richardson
aislaron ADN ligasa 1970 Smith y Wilcox aislaron
y caracterizaron Hind III 1973 Stanley Cohen y
H. Boyer pusieron ADNr en bacterias 1974
Demostración directa de delección génica
humana 1975 Edward Southern Southern
Blotting 1977 Chow Roberts, Sharp
Intrones-Exones ADN codificante 1978 Y. W. Kan
A. M. Dozy RFPL diag. prenatal, oncogenes 1980
Maxam-Gilbert Sanger Métodos de
Secuenciación 1982 Tabaco, la primera planta
modificada genéticamente 1983 Kary Mullis concibe
el PCR / Fred Sanger y colegas publican la
secuencia del fago lambda 2000 26 de junio se
presenta 90 borrador genoma humano 2001 26 de
enero borrador genóma del arroz Oriza sativa
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BIOTECNOLOGÍA
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ADN ADN ARN PROTEÍNAS
BASES MOLECULARES DE LA VIDA
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Todos los seres vivos tienen su información
hereditaria
codificada en la molécula de ADN. El
juego completo de
ADN de un ser vivo es el genoma.
El genoma humano cuenta con 3 mil millones de
pares de bases (pb) y unos 30,000 genes, que son
un 3 del genoma. El tamaño del genoma es
independiente de la complejidad del organismo. El
Genoma de mayor tamaño es el del pez pulmonado
africano Protopterus aethiopicus con 139 mil
millones de pb una planta con flores Fritillaria
assyriaca tiene 124,900 millones de pb.
GENOMAS
60
De 289 genes humanos implicados
en enfermedades, hay 177 cercanamente similares a
los genes de Drosophila.
IDENTIDAD GENÉTICA
20
70
95 idéntico
Humanos 30,000 genes
Chimpancé 30,000 genes
A. thaliana 25,000 genes
Ratón 30,000 genes
C. elegans 19,000 genes
D. melanogaster 13,000 genes
Entre una persona y otra el ADN solo difiere en
0.2
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COMPARACIÓN DE GENOMAS
ESPECIES CROMOSOMAS GENES PARES DE BASES (MILLONES)
HUMANO (Homo sapiens) 46 (23 pares) 28-35,000 3,100
RATÓN (Mus musculus) 40 22.5-30,000 2,700
PEZ SOPLADOR (Fugu rubripes) 44 31,000 365
MOSQUITO DE MALARIA (Anopheles gambiae) 6 14,000 289
CHORRO DE MAR (Ciona intestinalis) 28 16,000 160
MOSCA DE LA FRUTA (Drosophila melanogaster) 8 14,000 137
LOMBRIZ INTESTINAL (Caenorhabditis elegans) 12 19,000 97
BACTERIA (Escherichia coli) 1 (cromonema) 5,000 4.1
En humanos, apróximadamente el 3 son secuencias
codificantes
(www.jgi.doe.gov)
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Molécula de ADN
ESTRUCTURA DE UN GEN

• Tradicionalmente, un gen se ha
• definido como un segmento de
• ADN que codifica para un
• polipéptido o para una molécula
• funcional de ARN.
• Recientemente, los nuevos descubrimientos han
  alterado radicalmente esta visión, para adoptar
  una definición más vaga. De acuerdo con ello, un
  gen es una secuencia de ADN genómico o de ARN que
  es esencial para especificar una determinada
  función. Para llevar a cabo su función el gen no
  necesita ser traducido a proteína, y a veces ni
  siquiera necesita ser transcrito.

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ESTRUCTURA DE UN GEN

• Elementos típicos
• 1) región reguladora
• promotor basal (caja TATA).
• sitios de unión de proteinas
• reguladoras (upstream promoter).
• Realzadores (enhancers)
• Silenciadores
• 2) sitio de inicio de transcripción.
• 3) 5'UTR.
• 4) codón de inicio.
• 5) intrones y exones alternados, con
• sitios de procesamiento aceptores y donadores
• 6) Codón de paro.

(Gomez, M. R. Alonso-Allende, CSIC)
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ESTRUCTURA GENÓMICA DE GENES
Región cromosómica del gen ADAM33. (a) estructura
genómica de genes a los lados de ADAM33 (barra
15 kb). (b) Estructura exon intron de ADAM33
(barra 1 kb). Polimorfismos de nucleótidos únicos
SNPs se indican abajo del gen. (c ) Organización
del Dominio del gen ADAM33 y localización de SNPs
3UTR Codificantes. Tamaño de exones en pares de
bases (pb) (Kreeger, Y. The Scientist apr. 2003).
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INGENIERÍA GENÉTICA O ADNr
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.
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INGENIERÍA GENÉTICA TÉCNICAS DEL ADN
RECOMBINANTE (ADNr)
TÉCNICA PROPÓSITO
Enzimas Restricción Cortan ADN en puntos específicos, hacen fragmentos de ADN
ADN Ligasa Une fragmentos de ADN
Vectores Virus o fagos llevan ADN a las células y aseguran replicación
Plasmidos Clase común de vector
Marcadores Genéticos Identifican a las células que han sido transformadas
PCR Amplifica la cantidad de ADN de muestras pequeñas
ADNc Copia de ADN a partir de ARN mensajero
Sondas de ADN Para identificar y marcar una pieza de ADN conteniendo cierta secuencia
Síntesis Génica Para hacer un gen de una base de datos
Gel Electroforésis Para separar fragmentos de ADN
Secuenciación ADN Para leer la secuencia de bases de un segmento de ADN
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TÉCNICAS DEL ADNr ENZIMAS PARA LA MANIPULACIÓN
DEL ADN

• Enzimas
• de restricción
• ADN polimerasas
• ARN polimerasas
• Nucleasa
• ADN ligasa
• Kinasa
• Fosfatasa
• Transcriptasa reversa

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Técnicas del ADNr SISTEMAS DE TRANSFERENCIA
GENÉTICA
1. Agrobacterium. Uso de la 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.
Exposición 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.
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Técnicas del ADNr SISTEMAS DE TRANSFERENCIA
GENÉTICA
6. Microinyección. Una célula es adherida a una
pipeta bajo un microscopio y el ADN foráneo es
inyectado directamente en el núcleo usando una
micropipeta muy fina. Se usa cuando hay pocas
células disponibles, tales como células
fertilizadas de huevo animal. 7. Liposomas. Los
vectores pueden ser encapsulados en pequeñas
vesículas de membrana para introducir el ADN in
vivo en la célula.
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Aplicaciones de la Ingeniería Genética
Cartografía. Es el Proyecto Genoma Humano
describir todos los genes del organismo humano,
localizarlos y secuenciarlos. Diagnóstico.
identificar los defectos genéticos y diagnosticar
o pronosticar las enfermedades que aparecen o
pudieran aparecer. Identificación
(forense/paternidad). identificar personas o
determinar la paternidad. Terapéutica. corregir
defectos genéticos causantes de las enfermedades
genéticas. Los "tratamientos genéticos" consisten
en la reparación o sustitución de genes
defectuosos o delecionados. Biotecnología.
alterar los genomas de los seres vivos para
dotarles de alguna cualidad que no tenían
(plantas resistentes a heladas, frutas que
maduran antes, cultivos que crecen más,...).
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Ingeniería Genética MODELOS ANIMALES Y VEGETALES
Los ANIMALES son Caenorhabditis elegans (100
millones pb, 19,000 genes, Drosophila
melanogaster (165 millones pb) Mus musculus (3
mil millones pb, 30,000 genes) Sus scrofa (2 mil
700 millones pb)
Los
VEGETALES son Arabidopsis thaliana
(100 millones pb) Nicotiana tabacum Orizae
sativa (400 millones pb) Solanum tuberosum
Blom, N. Rapacki K. www.dur.ac.uk/biological.sci
ences/Bioinformatics/dogs.htm
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En el año 2000 se cultivaron en el mundo 44,2
millones de ha de PRIMERA GENERACION de cultivos
transgénicos.
2.1- 2.3 miles de millones 1999
Produ total plantas
cultivos transgén.
Sup. cult. millones ha.
Plantas transgénicas
27.8 millones de ha 1998
36
58,4
25,8
Soya
16
23,3
10,3
Maiz
11
12
5,3
Algodón
7
6
2,8
Colza
16
99,7
44,2
TOTAL
NATURALEZA DE LA MODIFICACIÓN GENÉTICA
7
19
74
(Counseil de la science et de la technologie,
2002).
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INDICADORES CULTIVOS TRANSGÉNICOS POR PAÍS EN
MILLONES DE HECTAREAS, 1996 A 2000
PAÍS 1999 2000 de Cambio
Estados Unidos 28,7 30,3 5,6
Argentina 6,7 10,0 49,3
Canada 4,0 3,0 -25,0
China 0,3 0,5 66,7
Africa del Sur 0,1 0,2 100
Australia 0,1 0,2 100
Otros lt0,1 lt0,1 -
TOTAL 39,9 44,2 10,8
(Counseil de la science et de la technologie,
2002).
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CHINA ENCABEZA LA REVOLUCIÓN DE OMGs
La investigación en cultivos de plantas
genéticamente modificadas para alimentación,
está detenida en muchas partes del mundo. En
China las políticas están promoviendo el aumento
de capacidad de la Biotecnología Vegetal. Los
investigadores trabajan con más de 50 especies
de plantas, que incluyen (arroz, trigo, papas y
mani) y con más de 150 genes funcionales.
El AlgodónBt creciendo en China ha reducido el
uso de pesticidas, incrementado la eficiencia de
la producción y ha mejorado la salud del
agricultor (Science,295, 674 (2002).
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ANIMALES ACUÁTICOS TRANSGÉNICOS
Especies Transgenes Países
Ctenopharingodon idella carpa triploide de grama Cyprinus carpio carpa común Carassius auratus pez dorado, goldfish Pez de Wuchang / Charr del artico / Mummychog / Walleye Pangio kuhli locha gigante / Esox lucio lucio del norte Oncorhynchus mykis trucha arcoiris, O. kisuth salmón Salmo salar salmón del Atlántico Oreochromis spp tilapia Artemia spp pulga de agua Macrobrachium rosenbergii camarón de agua dulce Penneus indicus camarón blanco Haliotis kamtschatkana abalón japones Haliothis rufescens abalón rojo Mytilus edulis almeja azul Crassostrea virginica ostra oriental Crassostrea gigas ostra del Pacífico Genes marcadores Hormona de crecimiento Polipeptido anticongelamiento Cecropina Interferon Fitasa Factor VII de coagulación humana Genes reporteros para contaminantes GnRH antisentido (liberación Hormona Gonadotropina) USA Canadá Cuba Reino Unido Francia Noruega China Japón Corea India Israel
Hallmark, E. 2003, ISB News Report, april
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Ingeniería Genética NUEVOS ALIMENTOS
ARROZ con enzima lactoferrina de leche humana,
que puede ser utilizada para mejorar las fórmulas
de leche infantil. Los niños la necesitan para
usar eficientemente el hierro y pelear contra las
infecciones
(Pearson, H. Nature, 26 april 2002).
ARROZ DORADO con beta caroteno de genes de
narciso y de Erwinia uredovora, pigmentos que se
transforman en pro- vitamina A al ser
ingeridos. ARROZ fortificado con un gen de la
ferritina. ARROZ con aa esenciales
(ISB, 2001, oct Netlink, 2000).
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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. El
azúcar trehalosa ayuda a estabilizar moléculas
biológicas lípidos, enzimas y otras proteínas,
en organismos en condiciones de estrés. La
composición química de los granos no cambia (PNAS
Online, 27 nov. 2002).
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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.
(ISB, 2001, oct Netlink, 2000).
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).
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Reflexiones
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Implicaciones Éticas de la Manipulación Genética
en Plantas

• Se refieren al hecho de informar o no al
  consumidor de que se trata de productos
  manipulados genéticamente. Son desconocidos los
  efectos que tendrán estos alimentos en el ser
  humano ya que se trata de especies nuevas, no
  surgidas naturalmente.

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Implicaciones Éticas de la Manipulación Genética
en Animales

• Las mayores críticas se han dirigido contra la
  disminución de la biodiversidad de las especies
  clonadas.
• Población muy homogénea, que podría sucumbir
  completamente ante una epidemia, pues ésta
  afectaría por igual a todos los ejemplares.

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Todos los trabajos deben ser sometidos a un
análisis en el que se comparen los beneficios con
el sufrimiento del animal.
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Clonación Animal
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Transgénesis.

• Variante de la recombinación genética, se
  interviene en el patrimonio genético de un ser
  con adición de nuevos genes y alteración por
  tanto, de sus características.
• Se rompe totalmente la barrera natural entre las
  especies, y es teóricamente factible insertar
  genes en casos que es imposible que se den en la
  naturaleza.
• La transgénesis debería considerarse éticamente
  ilícita debido a que supone una grave
  transgresión contra la naturaleza. Además no se
  postulan grandes beneficios ni a corto ni a largo
  plazo, salvo la mera curiosidad de ver como se
  comporta la naturaleza en estos casos

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Implicaciones Éticas de la Manipulación Genética
en Microorganismos

• Manipulación Genética de seres vivos se crean
  nuevas especies. En el caso de los
  microorganismos se podrían estar construyendo
  nuevos patógenos y con ello nuevas enfermedades.
• Proliferación de nuevos microorganismos con
  características peculiares y los consecuentes
  peligros para la especie humana. Entre ellos
  figuran la introducción de genes productores de
  neoplasias malignas.
• Es previsible la formación de microorganismos
  de una virulencia extraordinaria y resistentes a
  la terapéutica usual conocida.

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Implicaciones Éticas de la Manipulación Genética
en Humanos

• Mientras que los beneficios potenciales de la
  ingeniería genética son considerables también lo
  son sus riesgos
• La ingeniería genética ofrece a este nivel,
  esperanzas fundadas de que en un futuro próximo
  se puedan tratar con éxito algunas enfermedades
  específicas.
• Dado que todas las actuaciones de la terapia
  génica tienen un claro fin terapéutico, a priori
  son moralmente lícitas. Esta licitud desaparece
  cuando se usan los hombres a modo de "conejillos
  de indias", desapareciendo el fin terapéutico.

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Actuaciones sobre el Genoma Humano
Se llama genoma a la totalidad del material
genético de un organismo. El genoma humano posee
entre 50 000 y 100 000 genes distribuidos entre
los 23 pares de cromosomas de la célula somática
humana. Cada cromosoma puede contener más de 250
millones de pares de bases de DNA, y se estima
que la totalidad de genoma humano tiene 3000
millones de pares de bases. La investigación del
genoma, representa un hecho claramente positivo.
Los análisis prenatales sirven para determinar si
un embrión lleva o no una tara genética. El
estudio puede prevenir futuras actuaciones
terapéuticas, en este caso es éticamente lícito,
porque se busca un fin terapéutico en el
análisis. En algunos casos, un análisis genético
puede tener como objetivo un tratamiento que como
consecuencia del diagnóstico obtenido puede
conducir al aborto. Por esto para determinar la
licitud de estas actuaciones hay que preguntarse
cuál es el fin de las mismas.
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• Existen diferentes argumentos que tratan de
  justificar la interrupción del embarazo por
  motivos eugenésicos
• El caso de la tesis que sostiene que el
  nacimiento de niños minusválidos sería
  irresponsable.
• Los niños con taras no se incluyen dentro de los
  niños deseados.
• Todas estas justificaciones y otras similares
  son inaceptables ya que ignoran totalmente el
  respeto a la dignidad de cada ser humano.

La Declaración Universal sobre el Genoma y
Derechos Humanos, en el artículo 10 dice que
"Ninguna investigación relativa al genoma humano
ni sus aplicaciones, en particular en las esferas
de la biología, la genética y la medicina, podrán
prevalecer sobre el respeto de los derechos
humanos, de las libertades fundamentales y de la
dignidad humana de los individuos o, si procede,
de los grupos humanos". Con esto se ratifica la
ilicitud de las actuaciones eugenésicas
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Discriminación Genética

• Se están usando como método de discriminación,
  hecho que aparte de ilegal, moralmente es
  inaceptable.
• Muchas compañías de seguros están haciendo
  análisis genómicos de los peticionarios de
  seguros de vida. Con este fin buscan el mayor
  beneficio al discriminar (excluyéndolos o con
  tasas abusivas), a los que parece que tienen
  alguna mayor predisposición a enfermedades graves
  o a muertes prematuras.
• Las empresas no contratarían a un obrero cuyos
  genes revelaran que concluiría pronto su vida
  útil.
• Las personas podrían guiarse por la genética a
  la hora de escoger una pareja que encajara con
  ellos.

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Clonación Humana
La generación de una entidad biológica idéntica a
otra entidad es decir, a la obtención de seres
humanos genéticamente idénticos a un ser humano
ya existente.
Mientras la clonación reproductiva dejaría nacer
al individuo clonado, la así llamada clonación
terapéutica lo habría fabricado para
experimentar con él y luego destruirlo, lo cual
es un acto que atenta gravemente contra el
respeto debido a todo individuo humano, incluso
al que es producido por clonación
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Fabricándonos
Casi sin que nos demos cuenta, los científicos
han llegado a un punto en el que no sólo serían
capaces de clonar seres humanos, sino que podrían
modificar genes en embriones para producir seres
superiores.
Los problemas éticos que plantean estas técnicas
afectan fundamentalmente a la dignidad humana.
Estas técnicas plantean una serie de preguntas
sobre qué significa "ser humano", sobre las
relaciones familiares y entre generaciones, el
concepto de individualidad y el tratamiento de
los niños como objetos.
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En busca de la Inmortalidad
Científicos de la Universidad de California han
conseguido multiplicar por seis la expectativa de
vida de un gusano, gracias a una terapia
genética. El nematodo del experimento comparte
muchas características genéticas con nuestra
especie, por lo que la proeza puede en principio
escalarse a nivel humano y aumentar nuestra
expectativa de vida hasta 500 años sin perder la
juventud.
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Eugenesia
Mejoramiento del Patrimonio Hereditario
47
Tecnología Segura ?
Para crear una alteración genética a través de
empalmes de genes es necesario romper y
reconstruir directamente el código genético por
procedimientos que nunca podrían ocurrir en la
naturaleza. Lejos de ser precisas, estas
alteraciones son realmente azarosas. En la
mayoría de los casos, la función del gen que se
altera no se conoce completamente, sus
interacciones con otros procesos bioquímicos en
el organismo son oscuras, y no se pueden predecir
los efectos a largo plazo No hemos sido
suficientemente advertidos por el DDT, la
talidomida, dioxinas, plutonio, Chernobyl, la
enfermedad de las vacas locas, las abejas
asesinas, los clorofluorocarbonados, el
asbesto...?
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Bioindustria
La ausencia de conocimiento de peligro no debe
confundirse con la ausencia de peligro. Los
gobiernos tienen que comprender que están
legislando para los hijos de otras personas, no
sólo los propios. La responsabilidad de los
científicos En el pasado, los científicos fueron
motivados por la inspiración del descubrimiento
científico..Ahora, sin embargo, la presión sobre
los científicos es económica y es de tal magnitud
que los genetistas han abandonado su preocupación
principal por la vida humana.
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Reflexión Final
La sociedad tiene que promover, también en el
mundo de la investigación y la ciencia, valores y
principios fundamentales. Los derechos humanos
valen para todo hombre. La ciencia ofrece a la
humanidad un número creciente de descubrimientos.
Cada nueva frontera conquistada abre nuevas
posibilidades. Orientar bien todo este cúmulo de
saberes depende de la ética. No basta con enseñar
en la universidad lo que es posible hacer, sino
lo que es correcto. El respeto al hombre, a cada
hombre, desde que inicia su existencia como
cigoto hasta que muere, debe ser el criterio de
discernimiento fundamental para juzgar las
acciones. Fuera de ese respeto podrán darse
descubrimientos importantes, pero será mucho más
lo que se pierda. No vale la pena vivir en un
mundo técnicamente perfecto y éticamente inhumano.
50
GRACIAS