Avances Biotecnológicos: Secuenciación de ADN, PCR y Aplicaciones

Avances Clave en Biotecnología y sus Aplicaciones

Secuenciación del ADN y su Impacto

Los secuenciadores de ADN son dispositivos que determinan rápidamente la secuencia de bases nitrogenadas de una molécula de ADN. Combinan el uso de marcadores específicos para cada base, técnicas de espectrometría y la capacidad de procesamiento de datos de la informática. Las enzimas de restricción, que cortan el ADN en secuencias específicas, son fundamentales en este proceso.

La inserción de un gen foráneo en el ADN bacteriano es un evento probabilístico. Aunque la bacteria se reproduce, el gen insertado inicialmente solo estará presente en una de las células hijas. La probabilidad de inserción exitosa aumenta significativamente cuando las bacterias contienen plásmidos. Estos plásmidos poseen factores de replicación del ADN, replicándose al mismo ritmo que la bacteria y distribuyéndose entre las células hijas.

El desarrollo de los secuenciadores de ADN ha permitido el conocimiento de los genomas completos de numerosas especies.

Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR)

La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) es una técnica que permite amplificar un fragmento específico de ADN. El proceso implica:

1. Aislamiento del fragmento de ADN de interés.
2. Desnaturalización del ADN.
3. Mezcla con cebadores complementarios y ADN polimerasa I.
4. Duplicación de las hebras de ADN a partir de los cebadores.

Este ciclo se repite múltiples veces, generando una gran cantidad de copias del fragmento de ADN deseado. Un avance crucial para la PCR fue el descubrimiento de la ADN polimerasa termoestable de la bacteria Thermus aquaticus.

La PCR ha facilitado enormemente la investigación científica, con aplicaciones en áreas como la medicina forense.

Otras Aplicaciones de la Ingeniería Genética

• Obtención de anticuerpos: Para combatir enfermedades infecciosas y para análisis clínicos.
• Producción de hormonas y factores de crecimiento: Se obtienen sustancias que no causan reacciones alérgicas, ya que se basan en los mismos genes humanos.
• Diagnóstico de enfermedades.
• Producción masiva de antibióticos: Mediante la inserción de genes responsables en bacterias o levaduras de fácil cultivo.
• Biorremediación: Uso de bacterias modificadas genéticamente para degradar residuos industriales o inmovilizar contaminantes del suelo. Se inoculan genes de microorganismos con estas capacidades, o incluso genes de plantas o animales.
• Plantas transgénicas: La reproducción vegetativa facilita la generación de plantas transgénicas. Los métodos de inoculación incluyen el uso de bacterias con facilidad para infectar plantas o el bombardeo de núcleos de células vegetales meristemáticas con partículas metálicas recubiertas de ADN recombinante. Aunque existe debate, las plantas transgénicas ofrecen un potencial significativo.
• Ratones knockout y knockin:
  • Ratones knockout: Animales en los que se ha inactivado un gen específico para estudiar su función. La comparación con el animal no modificado revela el papel del gen.
  • Ratones knockin: Se introduce un gen nuevo, no presente originalmente en la especie, para investigar su comportamiento.
• Terapia génica: Consiste en la introducción de genes terapéuticos en células de un organismo adulto para tratar enfermedades. Aunque la probabilidad de integración y expresión del gen es baja, la investigación busca optimizar las condiciones para aumentar la tasa de éxito. Se utilizan vectores virales específicos para el tipo celular diana, previamente modificados genéticamente para transportar el gen terapéutico.