INGENIERIA GENETICA - BIOTECNOLOGIA Microbiología Procesos Agroindustriales Departamento de Microbiología FMVZ Dra. Virginia Bolaños de Corzo

Historia 1919: Karl Ereky, ingeniero húngaro, utiliza por primera vez la palabra biotecnología. 1953 James Watson y Francis Crick describen la estructura doble hélice de la molécula de ADN. 1965: El biólogo norteamericano R. W. Holley «leyó» por primera vez la información total de un gen de la levadura compuesta por 77 bases, lo que le valió el Premio Nobel. 1970: el científico estadounidense Har Gobind Khorana consiguió reconstruir en el laboratorio todo un gen. 1973: Se desarrolla la tecnología de recombinación del ADN por Stanley Cohen, de la Universidad de Stanford, y Herbert W. Boyer, de la Universidad de California, San Francisco.

Historia 1976: Har Gobind Khorana sintetiza una molécula de ácido nucleico compuesta por 206 bases. 1976: Robert Swanson y Dr. Herbert Boyer crean Genentech, la primera compañía de biotecnología. 1982: Se produce insulina para humanos, la primera droga derivada de la biotecnología. 1983: Se aprueban los alimentos trasgénicos producidos por Calgene. Es la primera vez que se autorizan alimentos transgénicos en Estados Unidos. 2003 Cincuenta años después del descubrimiento de la estructura del ADN, se completa la secuencia del genoma humano. 2004: La ONU y el Gobierno de Chile organizan el Primer Foro Global de Biotecnología, en la Ciudad de Concepción, Chile (2 al 5 de marzo)

Ingeniería Genética Es la tecnología de la manipulación y transferencia del ADN de unos organismos a otros, que posibilita la creación de nuevas especies, la corrección de defectos genéticos y la fabricación de numerosos compuestos.

Ingeniería Genética En 1973 los investigadores Stanley Cohen y Herbert Boyer producen el primer organismo recombinando partes de su ADN en lo que se considera el comienzo de la ingeniería genética.

Ingeniería Genética La Ingeniería Genética se basa en la clonación molecular. Un fragmento de DNA se recombina con un vector y se introduce en un hospedador adecuado. Los vectores de clonación mas utilizados son los plasmidos y los bacteriófagos.

Ingeniería Genética Las técnicas de la I. G. se basan en descubrimientos fundamentales en los campos de la genética molecular y la bioquímica.

Avances esenciales para el desarrollo de la I. G. Conocimiento de los mecanismos de recombinación genética bacteriana: Conjugación, Transducción y Transformación. Química y enzimología del RNA. Trascripción inversa: descubrimiento de la enzima trasncriptasa inversa en retrovirus.

Avances esenciales para el desarrollo de la I. G. Química del DNA: desarrollo de procedimientos para aislar, secuenciar y sintetizar DNA. Enzimologia del DNA: descubrimiento de endonucleasas de restricción, DNA ligasas y DNA polimerasas. Replicacion del DNA: Reacción en cadena de la polimerasa.

Avances esenciales para el desarrollo de la I. G. Química de las proteínas: desarrollo de métodos para aislar, purificar, secuenciar las proteínas. Código Genético. Esclarecimiento del código genético.

Clonación Molecular Aislamiento e incorporación de un fragmento de DNA dentro de un vector en el que puede replicarse.

Proceso de Clonación Hospedadores: Si el objetivo es obtener grandes cantidades de DNA clonado el organismo utilizado deberá reunir las características siguientes: Crecimiento rápido, crecer en un medio de cultivo sencillo, ausencia de potencial patógeno, capacidad para absorber el DNA, estabilidad en el cultivo.

Hospedadores Que se posea la información genética, como las herramientas necesarias para la manipulación genética. Ej. E coli ha sido un organismo modelo muy útil, y de el se ha obtenido gran cantidad de información, no solo de la estructura del gen sino también de su función y regulación

Hospedadores Células Procarióticas: Escherichia coli. Bacillus subtilis. Saccharomyces cereviseae

Hospedadores Células eucarióticas como: Células vegetales. Células animales. Células humanas. Virus: viruela, adenovirus

Vectores Vectores de clonación: se produce el producto clonado. Vectores de expresión: que permiten que el gen clonado se mantenga estable y se exprese en un organismo o tejido.

Clon Aislamiento del clon que contenga el gen de interés. Selección de genes en genotecas (bibliotecas de genes). Que el hospedador no posea la característica que deseamos reproducir. Ej. una proteína. Esta debe expresarse, es decir se sintetiza.

Gen indicador: son genes incorporados en vectores. Pueden utilizarse para señalar la presencia o ausencia de un elemento genético completo, o para determinar su ubicación.

Que la propiedad se pueda detectar Que la propiedad se pueda detectar. Se necesitan procedimientos especiales para detectar el gen foráneo Ej.: Clonación de luciferasa en E coli, que hace que las colonias con este clon fluorescan en la oscuridad. Otra formas de detectarla es la producción de anticuerpos específicos contra esa proteína. Sondas de ácidos nucleicos.

Aplicaciones Practicas de la Ingeniería Genética. Muchos productos originados por ingeniería genética se comercializan en la actualidad como proteínas, enzimas, hormonas, agentes anticancerígenos , moduladores inmunológicos, vacunas. Antiguamente eran excesivamente caras de producir por que se encontraban en tejidos humanos en muy poca cantidad.

Aplicaciones Practicas de la Ingeniería Genética. Producción de proteínas y enzimas. Eritropoyetina. Activador tisular del plasminogeno. Hormonas. Factor de crecimiento epidérmico. Hormona estimulante del folículo. Insulina. Relaxina, Somatotropina (bovina)

Vacunas Las vacunas son suspensiones de microorganismos inactivados o modificados o de fracciones especificas del M.O. Por técnicas de DNA recombinante se pueden modificar patógenos. Es posible añadir genes a un virus que conferirá una inmunidad especifica.

Vacunas. Hepatitis B. Sarampión. Rabia. Influenza aviar

Vacunas Ej. Vacuna polivalente en poxvirus, que protege además contra enfermedad de Newcastle e influenza aviar.

Ventajas de vacunas Son mas seguras. Son mas reproducibles Altas dosis sin riesgo. Se fabrican mas rápido. Mas baratas. Otros usos: cebos portadores de vacunas: animales salvajes.

Organismos modificados genéticamente Un organismo modificado genéticamente (OMG) es aquel cuyo material genético ha sido diseñado o alterado deliberadamente.

Organismos modificados genéticamente Hay ejemplos diversos, desde cepas comerciales de levaduras, modificadas por irradiación desde los años 50, animales (como ratas) de laboratorio transgénicas o microorganismos de laboratorio alterados para la investigación genética.

Animales transgenicos Se utilizan técnicas de microinyección para administrar genes clonados a huevos fertilizados. Para mejorar la productividad o la resistencia a enfermedades. Producir proteínas humanas: enzimas de coagulación sanguínea.

Biotecnología "toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos.

Biotecnologia Vegetal La ingeniería genética se emplea para crear plantas resistentes a enfermedades, para mejorar la calidad del producto, para utilizar las plantas como fuente de proteína recombinantes o para la producción de vacunas. Virus del mosaico del tabaco cuya cubierta tiene antígenos de Plasmodium vivax.

Biotecnología Vegetal En estudio se encuentra producir una vacuna en un producto vegetal comestible, vacunas comestibles, Interesantes para inmunizar frente a enfermedades causadas por bacterias entericas como el cólera y la diarrea.

Organismos Geneticamente Modificados (GM) La Organización Mundial de la Salud dice al respecto: "Los diferentes organismos GM incluyen genes diferentes insertados en formas diferentes. Esto significa que cada alimento GM y su inocuidad deben ser evaluados individualmente, y que no es posible hacer afirmaciones generales sobre la inocuidad de todos los alimentos GM.

Los alimentos GM actualmente disponibles en el mercado internacional han pasado las evaluaciones de riesgo y no es probable que presenten riesgos para la salud humana. Además, no se han demostrado efectos sobre la salud humana como resultado del consumo de dichos alimentos por la población general en los países donde fueron aprobados.

El uso continuo de evaluaciones de riesgo en base a los principios del Codex y, donde corresponda, incluyendo el monitoreo post comercialización, debe formar la base para evaluar la inocuidad de los alimentos GM."