Las aplicaciones de la biotecnología
Cuando amasás pan, la levadura hace crecer la masa. Cuando tomás un vaso de vino Tannat, hay microorganismos que lo hicieron posible. Y la insulina que usa una persona con diabetes la fabrican bacterias a las que se les puso un gen humano. Todo eso es biotecnología. ¿Qué tienen en común un pan casero y un medicamento producido por bacterias, y dónde está la diferencia?
Biotecnologías tradicionales y actuales
Hay dos grandes momentos. La biotecnología tradicional usa microorganismos tal como existen en la naturaleza, sin modificar sus genes. Se practica desde hace miles de años, mucho antes de saber que existían las células. La biotecnología actual usa la ingeniería genética: se cambia o se agrega un gen a propósito.
| Producto | Ser vivo | Qué hace |
|---|---|---|
| Pan | levadura | fermenta azúcares y libera CO₂, que hace crecer la masa |
| Vino | levaduras | fermentan el azúcar del jugo de uva y producen alcohol |
| Queso y yogur | bacterias lácticas | transforman la lactosa en ácido láctico y cuajan la leche |
| Insulina recombinante | bacterias o levaduras con un gen humano | fabrican una proteína humana |
Terapia génica
Algunos niños nacen sin defensas por un gen defectuoso y deben vivir aislados. Se logró introducir una copia funcional de ese gen en sus propios linfocitos y devolvérselos. ¿Cómo se puede usar un gen como medicamento?
El fundamento es sencillo. Si la enfermedad se debe a un gen que no funciona, se le da a las células una copia que sí funcione. Para llevar el gen hasta adentro de la célula se usa un vector, a menudo un virus modificado que ya no puede causar enfermedad.
Un ejemplo es la inmunodeficiencia combinada grave por falta del gen ADA, tratada con linfocitos del propio paciente a los que se les agrega el gen funcional.
Nombrá dos aplicaciones de la biotecnología en el campo de la salud y explicá brevemente en qué consiste cada una.
Nombrá dos aplicaciones de la biotecnología en el campo de la salud y explicá brevemente en qué consiste cada una.
¿Qué es la terapia génica? Poné un ejemplo de enfermedad que se intente tratar con esta estrategia y explicá su fundamento.
¿Qué es la terapia génica? Poné un ejemplo de enfermedad que se intente tratar con esta estrategia y explicá su fundamento.
Fármacos recombinantes: el caso de la insulina
La diabetes tipo 1 requiere insulina. Durante décadas se extrajo de páncreas de cerdos y vacas. ¿Cómo se pasó a fabricarla con bacterias?
Las ventajas frente a la extracción desde animales son varias:
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La insulina es idéntica a la humana, sin las diferencias de la de cerdo o vaca. Así se reducen las reacciones alérgicas.
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No depende del número de animales faenados: se produce en cantidad prácticamente ilimitada.
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El costo por dosis es menor y la pureza, mayor.
El esquema resume, en cuatro etapas numeradas, cómo se obtiene hoy la insulina humana. Explicá qué ocurre en cada etapa y razoná qué ventajas ofrece este método frente a…
El esquema resume, en cuatro etapas numeradas, cómo se obtiene hoy la insulina humana. Explicá qué ocurre en cada etapa y razoná qué ventajas ofrece este método frente a la extracción de insulina a partir de páncreas de cerdos o vacas.
Transgénicos agrícolas
Una oruga perfora los tallos del maíz y arruina parte de la cosecha. Se puede fumigar con insecticidas, o se puede lograr que la planta misma se defienda. ¿Cómo?
El maíz Bt lleva un gen de la bacteria Bacillus thuringiensis. Ese gen hace que la planta fabrique una proteína tóxica para ciertas larvas de insectos, que mueren al comerla. En Uruguay se cultivan variedades transgénicas de maíz y de soja desde comienzos de este siglo.
El maíz Bt incorpora un gen de la bacteria Bacillus thuringiensis que produce una toxina insecticida. Exponé dos ventajas de este cultivo transgénico y dos riesgos o…
El maíz Bt incorpora un gen de la bacteria Bacillus thuringiensis que produce una toxina insecticida. Exponé dos ventajas de este cultivo transgénico y dos riesgos o críticas que se le señalan.
Biorremediación y depuración de aguas
Tras un derrame de petróleo hay que limpiar la costa. Una opción es dejar que trabajen los microorganismos.
Los hidrocarburos son para ciertas bacterias una fuente de carbono y de energía. Las bacterias los degradan hasta CO₂ y agua y, al alimentarse, se multiplican. Para que lo hagan con eficacia deben darse tres condiciones:
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Oxígeno, porque la degradación es principalmente aerobia.
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Nutrientes como nitrógeno y fósforo. El petróleo aporta mucho carbono pero casi nada de estos bioelementos, por eso a veces se agregan fertilizantes.
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Temperatura y pH adecuados, y que el contaminante esté en gotas pequeñas que las bacterias puedan alcanzar.
La misma idea se aplica a la depuración de aguas residuales. En una planta depuradora, bacterias y otros microorganismos consumen la materia orgánica disuelta, en tanques con oxígeno controlado, antes de devolver el agua al cauce.
En las plantas depuradoras de aguas residuales intervienen bacterias y otros microorganismos. Explicá qué papel desempeñan en la depuración del agua.
En las plantas depuradoras de aguas residuales intervienen bacterias y otros microorganismos. Explicá qué papel desempeñan en la depuración del agua.
La biorremediación emplea microorganismos para limpiar derrames de hidrocarburos. Explicá en qué consiste esta técnica y qué condiciones deben darse para que los…
La biorremediación emplea microorganismos para limpiar derrames de hidrocarburos. Explicá en qué consiste esta técnica y qué condiciones deben darse para que los microorganismos degraden el contaminante con eficacia.
Huella genética
En la escena de un delito queda una gota de saliva. ¿Cómo se identifica a una persona entre millones con tan poca muestra?
El procedimiento es este:
- Se amplifican varios STR de la muestra, hasta tener suficiente ADN (ver la caja siguiente).
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Se mide el tamaño de cada fragmento (cuántas repeticiones tiene).
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Se compara el patrón con el de un sospechoso, una víctima o un presunto padre o madre.
La combinación de varios STR es prácticamente única para cada persona. La excepción son los gemelos monocigóticos, que tienen el mismo ADN. Se usa en la justicia penal, en pruebas de filiación y en la identificación de personas desaparecidas.
Bioética y legislación
La ciencia puede hacer muchas cosas. La pregunta social es cuáles deberían hacerse y bajo qué reglas. Frente a cada aplicación conviene preguntarse a quién beneficia, qué riesgos tiene, quién decide y cómo se controla.
En Uruguay, los cultivos y otros organismos genéticamente modificados se autorizan tras una evaluación de riesgos a cargo de organismos del Estado, como el Gabinete Nacional de Bioseguridad, según la normativa de bioseguridad vigente. Esa normativa cambia con el tiempo: para citarla en un trabajo, buscá el texto actualizado en la página de la Presidencia de la República o en la del MGAP.
Reto del tema: informe técnico sobre un cultivo transgénico
El reto de práctica te pide elaborar un informe sobre un organismo modificado genéticamente. Estas son las piezas que tenés que manejar:
Para la parte de datos oficiales, usá fuentes del Uruguay (MGAP, INIA) y citá siempre la fuente y la fecha. Si un dato no lo encontrás, decilo en el informe y no lo inventes.
Reto del tema. Asumí el papel de asesor científico y elaborá un informe técnico sobre el impacto real de la biotecnología en nuestro entorno. 1. Obtención de datos…
Reto del tema. Asumí el papel de asesor científico y elaborá un informe técnico sobre el impacto real de la biotecnología en nuestro entorno.
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Obtención de datos oficiales: Accedé a la web del Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación (MAPA) y recopilá la superficie cultivada (en hectáreas) de maíz modificado genéticamente ($MON\,810$) en España durante los últimos tres años disponibles.
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Bases de ingeniería genética: Elaborá un esquema explicativo del proceso biotecnológico para crear este OGM, detallando el uso de enzimas de restricción, vectores de clonación, la ADN ligasa y los métodos de transferencia e integración génica.
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Análisis de aplicaciones: Compará esta aplicación agronómica con una médica (como la obtención de insulina recombinante o una terapia mediante $CRISPR/Cas9$), calculando la variación porcentual de la superficie cultivada con un decimal (por ejemplo, $+2,5\,\%$).
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Dictamen bioético: Redactá una propuesta final razonada valorando la sostenibilidad ambiental, el flujo génico hacia especies silvestres y el impacto socioeconómico del uso de patentes biotecnológicas.
Se valorará:
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Precisión conceptual en la descripción de las herramientas y etapas del ADN recombinante.
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Rigor en la obtención, tabulación y análisis porcentual de los datos oficiales del MAPA.
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Argumentación crítica e integrada sobre las aplicaciones agrícolas y biomédicas con perspectiva bioética.
Ampliación: vacunas de ARNm
Una vacuna de ARNm no cambia los genes. Entrega a las células las instrucciones (un ARNm) para fabricar temporalmente una proteína del virus. El sistema inmunitario aprende a reconocerla. No es terapia génica: el ARNm no entra al núcleo ni se integra al ADN.
El ARNm libre en la sangre no sirve por dos razones. Las ARNasas lo degradan en minutos. Además es una molécula grande y con carga negativa, que la membrana (cuyas cabezas de fosfolípidos también tienen carga negativa) rechaza y que no puede atravesar la bicapa hidrofóbica. Las nanopartículas lipídicas lo protegen y se fusionan con la membrana o entran por endocitosis.
Durante el desarrollo de una vacuna de ARNm contra un virus patógeno con envoltura, el equipo de investigación debe solventar varios obstáculos fisiológicos y celulares:…
Durante el desarrollo de una vacuna de ARNm contra un virus patógeno con envoltura, el equipo de investigación debe solventar varios obstáculos fisiológicos y celulares:
- a) Si se inyectara ARNm libre directamente en el torrente circulatorio, sería degradado en cuestión de minutos y resultaría incapaz de atravesar la membrana plasmática. Justificá qué barreras biológicas (moleculares y electrostáticas) impiden su entrada y explicá cómo el encapsulamiento en nanopartículas lipídicas resuelve este problema.
- b) Una vez en el citosol de las células del hospedador, describí qué orgánulo traduce el ARNm y rebatí la afirmación errónea de que «las vacunas de ARNm pueden modificar permanentemente el genoma del paciente», aportando dos argumentos biológicos basados en el flujo de la información genética y la compartimentación celular.
- c) Compará la seguridad de esta vacuna con una clásica de virus atenuados en una persona con inmunodeficiencia grave: predecí qué riesgo de reversión o replicación patogénica presenta la vacuna atenuada que no existe en absoluto con la vacuna de ARNm y justificá tu razonamiento.
Resumen
Volvé al principio: el pan y la insulina usan seres vivos, pero en el pan se aprovechan tal cual, y en la insulina se les agrega un gen.