La tecnología del ADN, nos dio muchas satisfacciones importantes en la ciencia, porque puede aplicarse en medicina, agricultura y genética. Muchas enfermedades se pueden tratar con esta tecnología y también se pueden producir nuevas hormonas. A continuación explicaremos una recopilación de los que son sus aplicaciones:
Enzimas de restricción en el ADN: modo de acción
Las enzimas de restricción son enzimas que cortan el ADN que se encuentran en las bacterias (y se extraen de ellas para su uso). Debido a que cortan dentro de la molécula, a menudo se les llama endonucleasas de restricción.
Una enzima de restricción reconoce y corta el ADN solo en una secuencia particular de nucleótidos. Por ejemplo, la bacteria Hemophilus aegypticus produce una enzima llamada Haelll que corta el ADN dondequiera que encuentre la secuencia.
5’GGCC3 ‘
3’CCGG5 ‘
Enzimas de restricción como herramientas:
Las secuencias de reconocimiento suelen tener una longitud de sólo cuatro a doce nucleótidos. Debido a que hay pocas formas de organizar los cuatro nucleótidos (A, C, G y T) en una secuencia de cuatro, ocho o doce nucleótidos, las secuencias de reconocimiento tienden a “surgir” por casualidad en cualquier secuencia larga. Además, se han identificado y sintetizado enzimas de restricción específicas para cientos de secuencias distintas para su venta a laboratorios.
Como resultado, aparecen “sitios de restricción” potenciales en casi cualquier gen o cromosoma. De modo que, independientemente del contexto en el que aparezca un gen de forma natural, es probable que exista un par de enzimas de restricción que pueden eliminarlo y que producirán extremos que permitan que el gen se corte y empalme en un “plásmido”.
Otro uso de las enzimas de restricción puede ser encontrar SNP específicos. Si se puede encontrar una enzima de restricción tal que corte solo un posible alelo de una sección de ADN (es decir, el nucleótido alternativo del SNP hace que el sitio de restricción ya no exista dentro de la sección de ADN), esta enzima de restricción puede ser utilizado para genotipar la muestra sin secuenciarla completamente. La muestra se procesa primero en una digestión de restricción para cortar el ADN, y luego se realiza una electroforesis en gel en esta digestión.
La tecnología de ADN recombinante en medicina
La tecnología del ADN recombinante es la técnica de ingeniería genética en la que el ADN recombinante se prepara cortando el ADN en pequeños fragmentos y uniendo diferentes fragmentos tomados de diferentes organismos. Esta técnica permite tomar cualquier gen de cualquier especie y colocar este gen en cualquier otro organismo o especie.
Es similar a la clonación porque cuando el gen extraño se incorpora a un organismo como una bacteria, se realizan múltiples copias mediante la clonación para usar el gen en diferentes aplicaciones.
Aplicaciones en Medicina:
La tecnología del ADN recombinante ha hecho posible tratar diferentes enfermedades insertando nuevos genes en lugar de genes dañados y enfermos en el cuerpo humano. Ha traído muchos cambios revolucionarios en el campo de la medicina e introducido métodos de tratamiento de enfermedades y administración de fármacos que eran simplemente imaginarios.
Insulina:
La insulina es una hormona formada por proteínas. Es secretado en el páncreas por algunas células llamadas células de los islotes. Esta hormona se encarga de controlar el nivel de glucosa en humanos. Si una persona tiene una cantidad reducida de insulina en su cuerpo, sufrirá una enfermedad llamada diabetes.
La tecnología de ADN recombinante ha permitido a los científicos desarrollar insulina humana utilizando la bacteria como célula huésped y también está disponible en el mercado. Se cree que los medicamentos producidos a través de microbios son más seguros que los medicamentos producidos tradicionalmente.
Vacunas:
La vacuna es una sustancia biológica que se prepara a partir de la suspensión de células patógenas débiles o muertas. Se inyecta en el cuerpo para mejorar la producción de anticuerpos contra un antígeno particular.
La tecnología de ADN recombinante permite a los científicos desarrollar vacunas clonando el gen utilizado para la proteína antigénica protectora. Las vacunas virales se desarrollan más comúnmente a través de esta tecnología, por ejemplo, herpes, influenza, hepatitis y fiebre aftosa.
Hormonas de crecimiento humano:
La hormona del crecimiento humano es una hormona polipeptídica. Es responsable del crecimiento, la reproducción de las células y la regeneración en humanos y animales. Es secretado por células somatotropas presentes en las glándulas pituitarias.
En los últimos años, los científicos han desarrollado muchas hormonas de crecimiento utilizando tecnología de ADN recombinante. La enfermedad del enanismo se trata con esta hormona.
Anticuerpos Monoclonales:
Cuando un objeto extraño ingresa al cuerpo, el sistema inmunológico del cuerpo libera una proteína específica llamada anticuerpo. La tecnología del hibridoma ha permitido producir anticuerpos monoclonales. En esta técnica, los linfocitos o células B se unen con células de mieloma; la sustancia resultante se llama hibridoma.
Este hibridoma produce anticuerpos ilimitados en el cultivo. El anticuerpo producido se denomina anticuerpo monoclonal. Estos anticuerpos se utilizan para producir vacunas contra diferentes infecciones virales.
Interferón:
Una glicoproteína que tiene la capacidad de bloquear la multiplicación o división de virus en las células o en las células cercanas se denomina interferón. El interferón se puede utilizar para tratar el cáncer como la leucemia de células pilosas.
La tecnología de ADN recombinante produce esta proteína utilizando E. coli. El interferón alfa se usa para tratar el linfoma y la leucemia mielógena.
Antibióticos:
Los antibióticos son las sustancias químicas que se utilizan contra las infecciones bacterianas. Pueden ser producidos por microorganismos así como en el laboratorio. Tienen la capacidad de destruir bacterias u otros microbios dañinos que causan infecciones en el cuerpo. Alexander Fleming descubrió la penicilina por primera vez en 1928 utilizando tecnología de ADN recombinante.
También se están utilizando otras técnicas biotecnológicas para producir antibióticos.
Enfermedades Infecciosas:
Muchas enfermedades se diagnostican mediante la realización de determinadas pruebas. La tecnología del ADN recombinante ha permitido el desarrollo de muchas pruebas que se utilizan para diagnosticar enfermedades como la tuberculosis y el cáncer. Otras enfermedades como el sarampión, la viruela y la hepatitis también se diagnostican mediante pruebas y, si no se diagnostican adecuadamente, pueden ser una amenaza para la salud humana. En el proceso de diagnóstico, se aíslan e identifican ciertos patógenos, y luego se producen kits de diagnóstico cuando se sabe que el genoma del patógeno específico lo mata o bloquea su actividad patógena.
La Reacción en Cadena de la Polimerasa
Si alguna vez ha trabajado en un laboratorio de biología molecular, probablemente haya realizado una reacción en cadena de la polimerasa (PCR). La PCR es un método in vitro en el que se puede copiar una pequeña cantidad de ADN muchas veces en un período de tiempo corto. La PCR fue inventada a principios de la década de 1980 por Kary B. Mullis, quien más tarde compartió el Premio Nobel de Química por su trabajo.
Desde entonces, la PCR se ha convertido en una práctica estándar y esencial en biología molecular y se puede utilizar en una multitud de técnicas científicas como la clonación molecular o el diagnóstico molecular.
Secuenciación de Sanger
La secuenciación de Sanger, también conocida como secuenciación de terminación de cadena o secuenciación didesoxi, ha sido el motor de la secuenciación de ADN desde su invención en la década de 1970. El proceso se basa en la detección de nucleótidos terminales de cadena marcados que son incorporados por una ADN polimerasa durante la replicación de un molde.
El método se ha utilizado ampliamente para avanzar en el campo de la genómica funcional y comparativa, la genética evolutiva y la investigación de enfermedades complejas. En particular, el método didesoxi se empleó para secuenciar el primer genoma humano en 2002.
Debido a su idoneidad para la validación rutinaria de experimentos de clonación y fragmentos de PCR, la secuenciación de Sanger sigue siendo una técnica popular en muchos laboratorios de todo el mundo.
Aplicaciones: ¿Cuáles son las ventajas de la secuenciación Sanger?
La secuenciación de ADN de Sanger se usa ampliamente con fines de investigación como:
– Dirigirse a regiones genómicas más pequeñas en una mayor cantidad de muestras
– Secuenciación de regiones variables
– Validación de resultados de estudios de secuenciación de próxima generación (NGS)
– Verificación de secuencias de plásmidos, inserciones y mutaciones.
– Tipificación HLA
– Genotipado de marcadores microsatélites
– Identificación de variantes genéticas únicas que causan enfermedades.
Edición Genética con CRISPR-CAS9
CRISPR/Cas9 es parte del mecanismo de defensa utilizado por las bacterias para protegerse de los virus. Cada vez que el sistema inmunológico de una bacteria logra matar un virus invasor, produce enzimas que cortan el ADN viral en pequeños trozos. Luego, la bacteria almacena esos fragmentos de ADN en su propio genoma, usándolo como referencia contra futuros ataques virales, como una lista de los criminales más buscados.
Los científicos lo denominan repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas de ADN almacenado o CRISPR.
Cuando ocurre una nueva infección, la bacteria producirá una enzima especial llamada Cas9 para transportar una copia de esos fragmentos almacenados de ADN viral. Si esas enzimas Cas9 se encuentran con un virus con una secuencia que coincide, la enzima comienza a cortar el ADN del virus, neutralizando el ataque y manteniendo las bacterias a salvo.
Pero, ¿qué tiene esto que ver con la edición de genes? En 2011, un equipo de investigación dirigido por Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier descubrió que si unían cualquier secuencia de ARN a la enzima Cas9, cortaría cualquier cosa que encontrara una coincidencia, incluso si estaba en el propio genoma de la bacteria.
El equipo descubrió rápidamente que podían eliminar cualquier secuencia genética que quisieran.
Pronto, equipos de investigación de todo el mundo comenzaron a utilizar la técnica. En 2013 , los científicos demostraron que podían editar los genomas en células cultivadas de ratones y humanos. Los genes indeseables podrían “desactivarse” mientras que los genes más deseables podrían insertarse en un genoma y “activarse”.
📌 Este video complementa todo lo explicado y con gráficos de una manera didáctica en nuestro canal DiMedinet. Sin embargo lo descrito en esta publicación es una recopilación que profundiza el video del Canal.
Siguenos en Nuestras REDES SOCIALES donde compartimos videos didácticos, infografías, artículos científicos, y mucho más, además de brindar orientación médica. Saludos!
🔴 Youtube: DiMedinet
📷 Instagram: @DiMedinet
🔵 Facebook: @DiMedinet
🔵 Facebook: @Dra. Mary Uscamayta Infectologa
🖼️ Pinterest: @DiMedinet
💼 Linkedin: @Dra. Mary Infectologa
Autor: Dr. Edwin Wily Condori Poma
(1 votos, promedio: 5,00 de 5)
Cargando...
Bibliografía
– Shen CH (2019) Amplificación de ácidos nucleicos. En: Biología Molecular Diagnóstica. Elsevier, págs. 215–247