genética aplicada marta gutiérrez del campo. biotecnología. marcadores ingeniería genética...

Genética aplicada

Marta Gutiérrez del Campo

Biotecnología

.

Marcadores

Ingeniería Genética

Tecnología del ADN

Fármacos Anti-cáncer

DiagnósticosCultivo de Células Vegetales

Transferencia de genes en animales

Síntesis de Sondas

de ADN

Localización de desórdenes

genéticos

Clonación

Solución de crímenes

Producción de Proteínas humanas

TerapiaGénica

Bancos de ADN, ARN Proteínas

Mapas de Genomas completos

BiologíaMolecular

BiologíaMolecular

Cultivos

CelularesCultivos

Celulares

Anticuerpos Monoclonales

Anticuerpos Monoclonales

Síntesis de Nuevas Proteínas

NuevosAntibióticos

NuevasPlantas yAnimales

NuevosAlimentos

Recursos humanos químicos raros

BIOLOGÍA MOLECULARAVÁNCES HISTÓRICOS

19411941 Genes codifican las proteínasGenes codifican las proteínas19441944 Prueba que el ADN porta la información genéticaPrueba que el ADN porta la información genética19531953 Determinación deDeterminación de estructura del ADNestructura del ADN y de la Insulinay de la Insulina19561956 Enfermedad monogénica Enfermedad monogénica sustitución de un aasustitución de un aa cadena cadena ββ-hemoglobina-hemoglobina 1961 1961 Código Genético, ARN mensajero, regulación génicaCódigo Genético, ARN mensajero, regulación génica1967 1967 Wise y Richardson aislaron ADN ligasaWise y Richardson aislaron ADN ligasa19701970 Smith y colegas aislaron y caracterizaron la Hind IIISmith y colegas aislaron y caracterizaron la Hind III 19721972 Janet Mertz y Ron Davis cortaron y pegaron mol de Janet Mertz y Ron Davis cortaron y pegaron mol de ADNADN1973 1973 Stanley Cohen y H. Boyer pusieron ADNr en bacteriasStanley Cohen y H. Boyer pusieron ADNr en bacterias1974 1974 Demostración directa de delección génica humanaDemostración directa de delección génica humana19751975 Southern BlottingSouthern Blotting19761976 Proto-oncogenesProto-oncogenes19771977 Fred Sanger secuenció el virus de ADN Fred Sanger secuenció el virus de ADN ФФ X174X17419781978 Biblioteca génica humanaBiblioteca génica humana19791979 RFPL para diagnóstico prenatal, oncogenes celularesRFPL para diagnóstico prenatal, oncogenes celulares


1979-811979-81 genes humanos clonados y secuenciados.genes humanos clonados y secuenciados.19821982 Tabaco, la primera planta modificada genéticamente.Tabaco, la primera planta modificada genéticamente.19831983 Kary Mullis concibe el PCR / Fred Sanger y colegasKary Mullis concibe el PCR / Fred Sanger y colegas

publican la secuencia del publican la secuencia del λ λ lambda.lambda.19851985 Un “gen de enfermedad” aislado por clonación posicional.Un “gen de enfermedad” aislado por clonación posicional.19861986 La secuenciación del ADN es automatizada.La secuenciación del ADN es automatizada.19871987 Inicia el Proyecto del Genoma Humano.Inicia el Proyecto del Genoma Humano.19951995 Es secuenciado la bacteria Es secuenciado la bacteria Haemophillus influenzae.Haemophillus influenzae.19961996 Es secuenciada la levadura Es secuenciada la levadura Saccharomyces cerevisiae.Saccharomyces cerevisiae.19981998 Es secuenciado el nemátodo Es secuenciado el nemátodo Caenorhabditis elegans.Caenorhabditis elegans.19991999 Es secuenciado el cromosoma 22 humano.Es secuenciado el cromosoma 22 humano.20002000 Es secuenciada la mosca de la fruta Es secuenciada la mosca de la fruta D. melanogaster D. melanogaster //

26 de junio se presenta 90% borrador genoma humano. 26 de junio se presenta 90% borrador genoma humano. 2001 2001 Primeras secuencias del genoma humano por el Proyecto Primeras secuencias del genoma humano por el Proyecto

Genoma Humano y Celera Genomics.Genoma Humano y Celera Genomics.2003 2003 El Proyecto Genoma Humano publica la primera El Proyecto Genoma Humano publica la primera secuenciación completa del genoma humano con un secuenciación completa del genoma humano con un 99.99% de 99.99% de fidelidad.fidelidad.

genoma

Célula

cromosomas

genes los genes

contienen instrucciones para hacer proteínas ADN

proteínas

las proteínas actúan solas o en complejos para realizar las funciones celulares

ADN ADN

ARN

PROTEÍNAS

BASES MOLECULARESBASES MOLECULARESDE LA VIDADE LA VIDA


ADN ProteínasARN mTranscripción Traducción

Replicación

ADN ProteínasARN m Traducción

Replicación

Transcripción

Retrotranscripción

Se puede definir como la formación Se puede definir como la formación in vitroin vitro de nuevas de nuevas combinaciones de material genético, por medio de la inserción de combinaciones de material genético, por medio de la inserción de un ADN de interés en un vehículo genético (vector), de modo que un ADN de interés en un vehículo genético (vector), de modo que tras su introducción en un organismo huésped, el ADN híbrido tras su introducción en un organismo huésped, el ADN híbrido (recombinante) se pueda multiplicar, propagar, y eventualmente (recombinante) se pueda multiplicar, propagar, y eventualmente expresarse.expresarse.

Lo que se pretende mediante la ingeniería genética Lo que se pretende mediante la ingeniería genética es lograr ciertos fines tanto en la ciencia pura como es lograr ciertos fines tanto en la ciencia pura como en la aplicada (producción microbiana de productos, en la aplicada (producción microbiana de productos, plantas y animales transgénicos, nuevos plantas y animales transgénicos, nuevos diagnósticos).diagnósticos).

INGENIERÍA GENÉTICACONCEPTO

Conjunto de técnicas nacidas de la Conjunto de técnicas nacidas de la Biología molecular Biología molecular que permiten que permiten manipular el genoma de un manipular el genoma de un ser vivoser vivo

Homo sapiens

Escherichia coliMediante la ingeniería genética se pueden Mediante la ingeniería genética se pueden introducir genes en el genomaintroducir genes en el genoma de un individuo que carece de ellosde un individuo que carece de ellos

cromosomagen

INGENIERÍA GENÉTICACONCEPTO

El ADN recombinante es aquel que tiene fragmentos de El ADN recombinante es aquel que tiene fragmentos de distinta procedencia.distinta procedencia.

De forma natural De forma natural existen ADN existen ADN recombinantes, cuando los recombinantes, cuando los virus insertan su ADN en virus insertan su ADN en el ADN de la célula el ADN de la célula huésped. huésped.

Se pensó hacer Se pensó hacer lo mismo de manera lo mismo de manera artificial en el laboratorio artificial en el laboratorio utilizando enzimas de utilizando enzimas de restricción.restricción.

INGENIERÍA GENÉTICATECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE

Molécula A Molécula B

Digestión de ambas moléculas con la misma enzima de restricción, BamHI

Mezclar

Tratar con ADN-ligasa

ADN recombinante

Extremos cohesivos

Bacteria Célula con gen de interés.

ADN recombinanteADN recombinante

Células se clonan y se eligen para su aplicación posterior.

INGENIERÍA GENÉTICAPLASMIDOS CON ADN

RECOMBINANTE

1.1. Estas enzimas, procedentes de Estas enzimas, procedentes de bacterias, tienen la capacidad de bacterias, tienen la capacidad de reconocer una secuencia determinada reconocer una secuencia determinada de nucleótidos y extraerla del resto de de nucleótidos y extraerla del resto de la cadena. la cadena.

2.2. Esta secuencia puede volver a Esta secuencia puede volver a colocarse con la ayuda de otra clase colocarse con la ayuda de otra clase de enzimas, las ligasas. de enzimas, las ligasas.

3.3. La enzima de restricción actúa como La enzima de restricción actúa como una "tijera de ADN", y la ligasa en el una "tijera de ADN", y la ligasa en el "pegamento". Por lo tanto, es posible "pegamento". Por lo tanto, es posible quitar un gen de la cadena principal y quitar un gen de la cadena principal y en su lugar colocar otro.en su lugar colocar otro.


Enzimas de restricciónEnzimas de restricción

http://www.arrakis.es/~ibrabida/vighibrid.html




ElectroforesisElectroforesis

Los fragmentos obtenidos después de la actuación de las distintas enzimas de Los fragmentos obtenidos después de la actuación de las distintas enzimas de restricción, se pueden separar por tamaños, es decir, según el número de pares restricción, se pueden separar por tamaños, es decir, según el número de pares de nucleótidos que llevan, mediante la técnica de de nucleótidos que llevan, mediante la técnica de electroforesiselectroforesis

Los fragmentos se desplazan en relación inversa con su tamaño, los fragmentos más Los fragmentos se desplazan en relación inversa con su tamaño, los fragmentos más pequeños se mueven rápidamente, mientras que los grandes lo hacen muy lentamente. pequeños se mueven rápidamente, mientras que los grandes lo hacen muy lentamente.

INGENIERÍA GENÉTICA

Son elementos móviles, en los que se inserta el gen a transferir.Son elementos móviles, en los que se inserta el gen a transferir.

Son fácilmente manipulables y pueden transferirse hasta la célula Son fácilmente manipulables y pueden transferirse hasta la célula huésped para obtener las células transgénicas.huésped para obtener las células transgénicas.

Los principales Los principales vectores utilizados son:vectores utilizados son:

1.1. Plásmidos.Plásmidos.2.2. BacteriófagosBacteriófagos3.3. CósmidosCósmidos4.4. Cromosomas Cromosomas

artificiales de artificiales de levaduras (YAC)levaduras (YAC)

VECTORES DE CLONACIÓN

1

PlásmidosPlásmidos

2

Extremos cohesivos

Plásmido

3

Molécula de ADN recombinante

gen de resistencia a la ampicilina

INGENIERÍA GENÉTICAVECTORES DE CLONACIÓN

1

BacteriófagosBacteriófagos

2

3

se trata de insertar el gen deseado en un fragmento de ADN vírico


Posteriormente se ensamblarán las distintas partes del virus

Así quedará el virus completo

http://www.arrakis.es/~ibrabida/vigvirus.html

http://www.arrakis.es/~ibrabida/vigvirus.html

(f) (h)(g)Ciclo líticoCiclo lítico

Ciclo lisogénicoCiclo lisogénico

BacteriófagosBacteriófagos


CósmidosCósmidos


Son plasmidos que Son plasmidos que contienen el fragmento de contienen el fragmento de ADN deseado que posee un ADN deseado que posee un borde cohesivo procedente borde cohesivo procedente del genoma del fago del genoma del fago lambda (extremo cos)y se lambda (extremo cos)y se empaqueta en el interior de empaqueta en el interior de un fago. un fago.

Se construye el Se construye el cosmido uniendo los tres cosmido uniendo los tres elementos génicos, y el elementos génicos, y el resultado final es poder resultado final es poder introducir en la célula introducir en la célula receptora fragmentos receptora fragmentos largos de ADN. largos de ADN.

Genes marcadoresGenes marcadores


En los vectores, además del gen de interés se colocan En los vectores, además del gen de interés se colocan otros genes denominados marcadores. otros genes denominados marcadores.

Son genes que permiten identificar aquellas células que Son genes que permiten identificar aquellas células que han incorporado el ADN del vector. han incorporado el ADN del vector.

1.1. Genes que contiene resistencia a antibióticosGenes que contiene resistencia a antibióticos. . Sirven para identificar bacterias que contienen el Sirven para identificar bacterias que contienen el vector de clonación, porque estas bacterias serán vector de clonación, porque estas bacterias serán resistentes al antibiótico del gen marcador.resistentes al antibiótico del gen marcador.

2.2. Genes de luminiscencia. Genes de luminiscencia. La célula que La célula que contenga el gen que se quiere clonar, tendrá la contenga el gen que se quiere clonar, tendrá la propiedad de emitir luzpropiedad de emitir luz. . Célula hospedadora es Célula hospedadora es una célula eucariota.una célula eucariota.

INGENIERÍA GENÉTICASECUENCIACIÓN DE ADN

Método enzimático de terminación de cadena o método didesoxi de SangerMétodo enzimático de terminación de cadena o método didesoxi de Sanger

ACTTTGTCCACGGCCTAAGCGTTTTTTGCCCAGTGACTTTGTCCAAC GTCCAACAGTTACCAAGTGACTTTGTCCAC TTTTGCCCAGTGACTTTGTCCA ACGGCCTAAGCGTTTTTTTT

ALINEAMIENTO DE TODAS LAS SECUENCIAS Y RECONSTRUCCIÓN DEL CROMOSOMA

Secuenciación Secuenciación de genomasde genomas

•Detección de mutacionesMétodo de diagnóstico rutinario (relación entre enfermedad y mutación puntual)

•Secuenciación de ADNs fósiles Posibilidad de aislar secuencias de ADN a partir de unas pocas copias (la mayoría están dañadas o degradadas)

•Diagnóstico de enfermedades genéticasDiagnóstico prenatal / Diagnóstico preimplantación de enfermedades hereditarias o determinación del sexo del feto previamente a su implantación en procesos defecundación in vitro

•Identificación de especies y control de cruces entre animales Para descubrir fraudes comerciales, tales como vender carne de una especie más barata a los precios de otra más cara, o el comercio ilegal de especies en peligro

•Secuenciación de genomas Conocimiento básico y aplicado de diferentes organismos (incluido el genoma humano)

INGENIERÍA GENÉTICASECUENCIACIÓN DE ADN: APLICACIONES

MADRE PADRE NIÑO 1 NIÑO 2 NIÑO 3 NIÑO 4

Características:Características:

1.1. Crecimiento rápido.Crecimiento rápido.2.2. Capacidad de crecer en Capacidad de crecer en

medios de cultivos medios de cultivos baratos.baratos.

3.3. No perjudicial ni No perjudicial ni patógeno.patógeno.

4.4. Transformable por DNA y Transformable por DNA y estable en cultivos.estable en cultivos.

INGENIERÍA GENÉTICAHUÉSPEDES

Los huéspedes más útiles para la clonación son Los huéspedes más útiles para la clonación son microorganismos que crecen bien y para los que se microorganismos que crecen bien y para los que se dispone de abundante información genética son: dispone de abundante información genética son: E. E. coli, B. subtilis, S. cerevisiae.coli, B. subtilis, S. cerevisiae.

Es un proceso cíclico Es un proceso cíclico (cada ciclo consta de 3 pasos)(cada ciclo consta de 3 pasos)

94ºC desnaturalización (separación 94ºC desnaturalización (separación de las dos hebras de de las dos hebras de ADNADN))

50ºC Anillamiento de "cebadores"50ºC Anillamiento de "cebadores"

72ºC copia de cada una de las 72ºC copia de cada una de las hebras de hebras de ADNADN por la por la ADNADN polimerasapolimerasa

En 1983 Kary Mullis da a conocer esta técnica y en 1993 recibió el Premio Nobel de Química por este descubrimiento

35 ciclos 236= 68 billones de copias

INGENIERÍA GENÉTICATÉCNICA DE LA PCR

http://web.usal.es/~jralonso/web2001/pcr/dcr.htm



INGENIERÍA GENÉTICAORGANISMOS TRANSGÉNICOS

Los Los organismos transgénicos organismos transgénicos son aquellos que han son aquellos que han sufrido la alteración de su material genético, por sufrido la alteración de su material genético, por la la introducción artificial introducción artificial de un gen proveniente de otro de un gen proveniente de otro organismo completamente diferente a ellos. organismo completamente diferente a ellos.

• Creación de plantas mas resistentes al clima y las Creación de plantas mas resistentes al clima y las plagas, con mayor poder nutritivo, de mayor plagas, con mayor poder nutritivo, de mayor tamaño y con frutos que retarden su maduración. tamaño y con frutos que retarden su maduración.

• Obtención de variedades de animales de mayor Obtención de variedades de animales de mayor rendimiento y de crecimiento más rápido. rendimiento y de crecimiento más rápido.

• Disminución en la aplicación de insecticidas. Disminución en la aplicación de insecticidas.

• Reducción en la contaminación del suelo, aire y el Reducción en la contaminación del suelo, aire y el

aguaagua. .

Ventajas de la manipulación genéticaVentajas de la manipulación genética

tumores

célula vegetal

Proliferación de hormonas crecimiento. Se forman tumores en las zonas de la lesión

Plásmido Ti

núcleo

cromosoma

cromosoma

Agrobacterium

inductor de tumorescontiene oncogenes(genes onc)

Ingeniero genético natural tras sustitución de genes onc por genes de interés

Transgénesis Transgénesis

Introducción de ADN Introducción de ADN extraño en un genoma, extraño en un genoma, de modo que se de modo que se mantenga estable de mantenga estable de forma hereditaria y forma hereditaria y afecte a todas las afecte a todas las células en los células en los organismos organismos multicelulares.multicelulares.

INGENIERÍA GENÉTICAORGANISMOS TRANSGÉNICOS

Plantas transgénicas Agrobacterium tumefaciens es patógena de plantas. Produce tumores

INGENIERÍA GENÉTICALA TERAPIA DE ENFERMEDADES HUMANAS

Varias líneas de investigación que se basan en:Varias líneas de investigación que se basan en:

1.1.Transferir un gen humano normal a una bacteriaTransferir un gen humano normal a una bacteria, , obteniendo de ella la sustancia necesaria para luego obteniendo de ella la sustancia necesaria para luego inocularla en el enfermo.inocularla en el enfermo.

2.2.Transferir un gen correcto a las células de una Transferir un gen correcto a las células de una persona: persona: terapia de células somáticas.terapia de células somáticas.

3.3.En el futuro, si el gen se hiciera llegar a un óvulo, un En el futuro, si el gen se hiciera llegar a un óvulo, un espermatozoide o el zigoto, todas las células del individuo espermatozoide o el zigoto, todas las células del individuo tendrían el gen normal: tendrían el gen normal: Terapia de células germinales (no Terapia de células germinales (no es legal).es legal).

INGENIERÍA GENÉTICALA TERAPIA DE ENFERMEDADES HUMANAS

Sustancias humanas producidas por Sustancias humanas producidas por bacteriasbacterias

1.1. La insulina.La insulina.

2.2. El factor VIII de la El factor VIII de la coagulación.coagulación.

3.3. El interferón.El interferón.

4.4. La hormona del La hormona del crecimiento. crecimiento.

INGENIERÍA GENÉTICALA INGENIERÍA GENÉTICA EN HUMANOS

Esta técnica se basa en la Esta técnica se basa en la introducción de un gen introducción de un gen correcto correcto en las células humanas para sustituir un gen en las células humanas para sustituir un gen deficiente. deficiente.

Algunos casos en los que esta técnica está en estudio o Algunos casos en los que esta técnica está en estudio o en proceso de ensayo son:en proceso de ensayo son:

1.1. La La TalasemiaTalasemia

2.2. La carencia de la La carencia de la enzima enzima Adenosin Adenosin Desaminasa (ADA)Desaminasa (ADA)

INGENIERÍA GENÉTICATERAPIA GÉNICA

"Es la introducción de material exógeno (natural o "Es la introducción de material exógeno (natural o recombinante) en sujetos humanos para corregir recombinante) en sujetos humanos para corregir deficiencias celulares expresadas en el nivel fenotípico."deficiencias celulares expresadas en el nivel fenotípico."

““Es una estrategia terapéutica basada en la modificación Es una estrategia terapéutica basada en la modificación del repertorio genético de células somáticas mediante la del repertorio genético de células somáticas mediante la administración de ácidos nucleicos y destinada a curar administración de ácidos nucleicos y destinada a curar tanto enfermedades de origen hereditario como tanto enfermedades de origen hereditario como adquirido."adquirido."

"Es la transferencia de material genético nuevo a células "Es la transferencia de material genético nuevo a células de un individuo dando lugar a un beneficio terapéutico de un individuo dando lugar a un beneficio terapéutico para el mismo. "para el mismo. "

Obtención de vacunas recombinantesObtención de vacunas recombinantes(aternativa al uso de organismos patógenos inactivos)(aternativa al uso de organismos patógenos inactivos)

La levadura fabrica las proteínas víricas con poder inmunológico

Inyección de proteínas víricas en un chimpancé

plásmido bacteriano

Integración del plásmido híbrido en el núcleo de una célula de levadura

ADN

Extracción del ADN del virus


Conocimiento previo de la secuencia de ADN enfermo

Mediante ingeniería genética se construye una sonda de ADN, marcada (marcaje fluorescente), con la secuencia complementaria del ADN enfermo

ADN enfermo

ADN sano

ADN complementario del ADN enfermo

Diagnóstico de enfermedades de origen genéticoDiagnóstico de enfermedades de origen genético

ADN de la persona que se quiere diagnosticar

¿Hibridación?¿No hibridación?

Renaturalización del ADN con la sonda fluorescente

Desnaturalización del ADN

Si aparecen bandas fluorescentes demuestra que la persona presenta la anomalíaBiochip

MicroarrayDNAchip

DIAGNÓSTICO


1.1. Uso de pistolas con microbalas de metal Uso de pistolas con microbalas de metal recubiertas de ADN.recubiertas de ADN.

2.2. Uso como vector de un plásmido de una Uso como vector de un plásmido de una bacteria simbionte que produce tumores.bacteria simbionte que produce tumores.

INGENIERÍA GENÉTICALA PRODUCCIÓN AGRÍCOLA Y ANIMAL

Las técnicas más empleadas en las Las técnicas más empleadas en las plantas son:plantas son:

El maíz transgénico de Novartis es resistente al herbicida Basta y también es resistente al gusano barrenador europeo (contiene el Gen de resistencia a la toxina Bt de Bacillus thuringiensis) produce su propio insecticida

Problemas: La toxina Bt en las plantas transgénicas tiene propiedades sustancialmente diferentes a la toxina Bt

en su forma natural.La toxina puede ser transmitida a través de la cadena

alimenticia, un efecto que nunca ha sido observado en la toxina Bt en su

forma natural.Larvas de especies de insectos predadores benéficos

(larvas verdes de crisopa) murieron cuando fueron alimentadas con el gusano barrenador europeo Gold rice de Monsanto con color amarillo por los altos niveles de vitamina A


Resistencia a herbicidas, insectos y enfermedades microbianas

Producción de aceites modificados

Mejora de la calidad de los productos agrícolas

Síntesis de productos de interés comercialAnticuerpos animales, interferón, e incluso elementos de un poliéster destinado a la fabricación de plásticos biodegradables

1.1. Campos eléctricos que hacen permeable Campos eléctricos que hacen permeable la membrana y permiten la entrada de la membrana y permiten la entrada de material genético.material genético.

2.2. La microinyección de los genes en el La microinyección de los genes en el zigoto.zigoto.


Las técnicas más empleadas en los Las técnicas más empleadas en los animales son:animales son:

Transgénesis en animales (por microinyección de zigotos)

Gen humano

Secuencia promotora para la síntesis de una proteína de la leche

Gen híbrido

ratahumano

Desarrollo de una cerda transgénica

Ovulos de cerda fecundados


INGENIERÍA GENÉTICALA PRODUCCIÓN AGRÍCOLA

Y ANIMAL

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.

Cerdo transgénico para el precursor de la hormona de crecimiento proteasa resistente (GHRH). Por técnicas de mutagénesis sitio dirigida y terapia electrogénica, se introdujo en músculo de cerdo. Los efectos de una inyección de 10 mg de dosis del plásmido, en cerdos de tres semanas de edad, se mantuvo sobre 60 días con un 42% mayor que los controles a los 62 días (42 kg contra 29

kg). (ISB, 2000 mar).

(ISB, 2001, oct; Netlink, 2000).


¿¿ESTO QUEREMOS PARA LAS

¿¿ESTO QUEREMOS PARA LAS

FUTURAS GENERACIONES??

FUTURAS GENERACIONES??

Término genérico para la replicación en un Término genérico para la replicación en un laboratorio de genes, células u organismos de laboratorio de genes, células u organismos de una entidad original, con copias genéticas una entidad original, con copias genéticas exactas del gen, célula u organismo original. exactas del gen, célula u organismo original.

Esta técnica ha producido avances Esta técnica ha producido avances sensacionales en medicinas y vacunas. sensacionales en medicinas y vacunas.

También hay investigación en clonación de células También hay investigación en clonación de células humanas, órganos y otros tejidos. Esto puede producir el humanas, órganos y otros tejidos. Esto puede producir el

reemplazo de piel, cartílagos y hueso para victimas de reemplazo de piel, cartílagos y hueso para victimas de quemaduras y accidentes, o de órganos. quemaduras y accidentes, o de órganos.

INGENIERÍA GENÉTICACLONACIÓN

Clonación de animales (TRANSFERENCIA NUCLEAR DE CÉLULAS

EMBRIONARIAS)


Clonación de animales (TRANSFERENCIA DEL NÚCLEO DE UNA CELULA SOMATICA: CÉLULA DIFERENCIADA)


Terneros clonados y manipulados genéticamente (fábrica de anticuerpos humanos)Terneros clonados y manipulados genéticamente (fábrica de anticuerpos humanos)

genes para anticuerpos células dérmicas clonacióngenes para anticuerpos células dérmicas clonaciónhumanos recombinanteshumanos recombinantes

Objetivo: Tratamiento de enfermedades inmunológicasTratamiento de enfermedades inmunológicas

Futuro: Tratamiento de una amplia gama de enfermedades ocasionadas por Tratamiento de una amplia gama de enfermedades ocasionadas por bacterias y virus, como hepatitis, ántrax (utilizada como arma biológica)bacterias y virus, como hepatitis, ántrax (utilizada como arma biológica)

Clonan terneros en EE UU para producir anticuerpos humanosClonan terneros en EE UU para producir anticuerpos humanos

efe- Washington - agosto 2002


Clonan cerdos destinados a trasplantar sus órganos a humanos Clonan cerdos destinados a trasplantar sus órganos a humanos

La empresa escocesa PPL Therapeutics logra La empresa escocesa PPL Therapeutics logra retirar de los cerditos el gen que provoca el retirar de los cerditos el gen que provoca el rechazo en transplantes a humanos "alfa 1,3 rechazo en transplantes a humanos "alfa 1,3 galactosil transferasa" galactosil transferasa"

Enero 2002. AP Photo/Roanoke Times, Gene Dalton (IDEAL-EFE)

Paso importante en favor del xenotrasplante (transferencia de células u órganos de una Paso importante en favor del xenotrasplante (transferencia de células u órganos de una especie a otra)especie a otra)

Ayudará a superar la escasez de órganos humanos para hacer trasplantes de todo tipo Ayudará a superar la escasez de órganos humanos para hacer trasplantes de todo tipo


Un laboratorio de Texas clona al primer animal domésticoUn laboratorio de Texas clona al primer animal doméstico

"Copycat" es el primer gatito nacido mediante clonación""Copycat" es el primer gatito nacido mediante clonación"

febrero 2002 Universidad College Station (Texas)

El experimento abre las puertas de la clonación masiva de El experimento abre las puertas de la clonación masiva de animales domésticos, un fin sin explorar cuya sola animales domésticos, un fin sin explorar cuya sola posibilidad había desencadenado ya el almacenamiento posibilidad había desencadenado ya el almacenamiento de células de mascotas por parte de sus ricos propietariosde células de mascotas por parte de sus ricos propietarios

El sexto día

El ataque de los clones


En caso de existir deficiencias a nivel genético se puede hacer terapia génica a nivel de células madre

1 Cultivo de blastocisto

Fecundación

Embrión temprano

4 Transferencia de los agregados celulares a un nuevo pozo

5 Formación de células diferenciadas a tejidos dañados

3 Adición de sustancias que disgregan la masa celular interna

2 Eliminación de la capa externa

6 Adición de factores de diferenciación seleccionados

7 Administración de células diferenciadas a tejidos dañados

CREACIÓN DE UN EMBRIÓN ARTIFICIAL(con células adultas)

-embrión somático-

OBJETIVO ÚLTIMO: AUTOTRASPLANTES(no hay rechazo)

Fusión de célula somática y ovulo enucleado

OBJETIVO ÚLTIMO: TRATAMIENTO de ENFERMEDADESOBJETIVO ÚLTIMO: TRATAMIENTO de ENFERMEDADES

Clonación terapéuticaClonación terapéutica

LasLas células madre células madre abren la posibilidad a un nuevo mundo en las abren la posibilidad a un nuevo mundo en las terapias terapias de los trasplantesde los trasplantes Calificada como una técnica "ineficaz e imperfecta" por científicos como Calificada como una técnica "ineficaz e imperfecta" por científicos como Iam Wilmut, "padre" de la oveja Dolly, Iam Wilmut, "padre" de la oveja Dolly, la clonación ha encontrado en las la clonación ha encontrado en las células "madre" su primera razón de ser. células "madre" su primera razón de ser.

Retos técnicosRetos técnicos

1. Las células embrionarias de ratón originan teratomas y 1. Las células embrionarias de ratón originan teratomas y teratocarcinomas en animales adultosteratocarcinomas en animales adultos

2. Conocimiento de las señales implicadas en el desarrollo y 2. Conocimiento de las señales implicadas en el desarrollo y diferenciacióndiferenciación

3. Asegurar la salud a largo plazo de las células a transplantar 3. Asegurar la salud a largo plazo de las células a transplantar (edad biológica de las células)(edad biológica de las células)

INGENIERÍA GENÉTICACLONACIÓN TERAPEÚTICA

CELULAS MADRE

BLASTOCISTO

Células NERVIOSAS

Células PANCREATICAS Células CARDIACAS

CélulasFormadoras deSANGRE

MASA DE CELULAS INTERNAS

Células MADRE para transplantes de Organos

DÍ A 4

Cavidad

Masa de células internas(células MadreEmbrionarias)Masa de células

internas

células de cubiertainterna

Modificado de: Scientific American, 2001

INGENIERÍA GENÉTICACLONACIÓN TERAPEÚTICACLONACIÓN TERAPEÚTICA

Declaración Universal de Derecho Humanos y Genoma Humano de la UNESCO (1997), adoptada en 1998 por la Asamblea General de ONU (busca un balance entre una continuación en las investigaciones y la salvaguarda de los derechos humanos)

Frente a los múltiples beneficios de la ingeniería genética pueden surgir algunos problemas

Problemas sanitarios nuevos microorganismos patógenos, efectos secundarios de nuevos fármacos de diseño, etc...

Problemas ecológicos desaparición de especies con consecuencias desconocidas, nuevas contaminaciones debidas a un metabolismo incontrolado, etc...

Problemas sociales y políticos en el campo de la producción industrial, agrícola y ganadera, pueden crear diferencias aún más grandes entre países ricos y pobres. El sondeo génico en personas puede llevar a consecuencias nefastas en la contratación laboral, por ejemplo, y atenta contra la intimidad a que tiene derecho toda persona (empleo, agencias de seguros, discriminación..).

Problemas éticos y morales Poder conocer y modificar el patrimonio genético humano puede ser una puerta abierta al eugenismo "Eugenesia: la ciencia del incremento de la felicidad humana a través del perfeccionamiento de las características hereditarias".

INGENIERÍA GENÉTICARIESGOS Y ASPECTOS ÉTICOS DE LAS TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA

1.1. BIOSANITARIOS.- BIOSANITARIOS.- La mayoría de los productos se destinan La mayoría de los productos se destinan al consumo humano y aún no se puede afirmar que no sean al consumo humano y aún no se puede afirmar que no sean perjudiciales para la salud.perjudiciales para la salud.

2.2. BIOÉTICO BIOÉTICO ¿Hay derecho a monopolizar el uso de la ¿Hay derecho a monopolizar el uso de la información genética presente en la naturaleza?información genética presente en la naturaleza?

3.3. BIOTECNOLÓGICOBIOTECNOLÓGICO ¿Qué pasaría si el material genético de ¿Qué pasaría si el material genético de un virus tumoral terminara formando parte del genoma de un virus tumoral terminara formando parte del genoma de alguna bacteria simbionte del ser humano? ¿Y si los genes alguna bacteria simbionte del ser humano? ¿Y si los genes que permiten la resistencia a los antibióticos entraran en el que permiten la resistencia a los antibióticos entraran en el genoma de los patógenos? ¿O si los microorganismos genoma de los patógenos? ¿O si los microorganismos inocuos adquirieran los genes para producir toxinas inocuos adquirieran los genes para producir toxinas potentes como la difteria, el cólera, el botulismo o el potentes como la difteria, el cólera, el botulismo o el tétanos?tétanos?

INGENIERÍA GENÉTICARIESGOS Y ASPECTOS ÉTICOS DE LAS TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA

El El Proyecto Genoma HumanoProyecto Genoma Humano es una investigación es una investigación internacional que busca seleccionar un modelo de internacional que busca seleccionar un modelo de organismo humano por medio del mapeo de la secuencia organismo humano por medio del mapeo de la secuencia de su DNA.de su DNA.

El proyecto fue El proyecto fue fundado en 1990 fundado en 1990 por el Departamento de Energía y los por el Departamento de Energía y los Institutos de la Salud de los Estados Unidos, con Institutos de la Salud de los Estados Unidos, con un plazo de realización un plazo de realización de 15 añosde 15 años..

Debido a la amplia colaboración internacional Debido a la amplia colaboración internacional (más de 20 países (más de 20 países implicados), a los avances en el campo de la genómica y la informática un implicados), a los avances en el campo de la genómica y la informática un borrador inicial del genoma fue terminado en el año 2000borrador inicial del genoma fue terminado en el año 2000..

INGENIERÍA GENÉTICAPROYECTO GENOMA HUMANO: Concepto

INGENIERÍA GENÉTICAPROYECTO GENOMA HUMANO : Objetivos

El El objetivo inicial objetivo inicial del Proyecto Genoma Humano fue no del Proyecto Genoma Humano fue no sólo determinar los 3 mil millones de pares de bases en el sólo determinar los 3 mil millones de pares de bases en el genoma humano, sino también genoma humano, sino también identificar todos lo genesidentificar todos lo genes en esta gran cantidad de datos.en esta gran cantidad de datos.

TambiénTambién tuvo como objetivo el tuvo como objetivo el desarrollo rápido de desarrollo rápido de métodos eficientes para secuenciar métodos eficientes para secuenciar los los aproximadamente cien mil genes del ADN.aproximadamente cien mil genes del ADN.

Otros objetivos fueron:Otros objetivos fueron:

• Guardar toda esta información en bases de datos de libre Guardar toda esta información en bases de datos de libre acceso. acceso.

• Desarrollar herramientas para facilitar el análisis de esta Desarrollar herramientas para facilitar el análisis de esta información, y trabajar los aspectos éticos, legales y sociales información, y trabajar los aspectos éticos, legales y sociales

Algunos de los aspectos que más han llamado la atención es el bajo Algunos de los aspectos que más han llamado la atención es el bajo número de genes encontrados (en comparación a lo esperado), así como número de genes encontrados (en comparación a lo esperado), así como lo repetitivo, similar y duplicado que es el genoma humano. lo repetitivo, similar y duplicado que es el genoma humano.

También ha sorprendido la presencia de genes más afines con las También ha sorprendido la presencia de genes más afines con las bacterias que con cualquier otro organismo estudiado.bacterias que con cualquier otro organismo estudiado.

Otros datos importantes son:Otros datos importantes son:

Las células humanas tienen 46 cromosomas (44 autosomas y 2 cromosomas Las células humanas tienen 46 cromosomas (44 autosomas y 2 cromosomas sexuales), distribuidos en dos series (una de procedencia paterna y otra sexuales), distribuidos en dos series (una de procedencia paterna y otra materna).materna).

Cada serie tiene unos 3200 millones de pb y menos de 25000 genes. El resto Cada serie tiene unos 3200 millones de pb y menos de 25000 genes. El resto es el “ADN basura” (cerca del 95%)es el “ADN basura” (cerca del 95%)

INGENIERÍA GENÉTICAPROYECTO GENOMA HUMANO : Sorpresas

1.1. Prevenir y curar enfermedades hereditarias.Prevenir y curar enfermedades hereditarias.

2. Conseguir mayor longevidad a partir del estudio de los genes implicados en 2. Conseguir mayor longevidad a partir del estudio de los genes implicados en el envejecimiento.el envejecimiento.

3. Recaudar información acerca de nuestro origen, el de nuestros 3. Recaudar información acerca de nuestro origen, el de nuestros antepasados y el de otras civilizaciones a través el análisis del ADN.antepasados y el de otras civilizaciones a través el análisis del ADN.

4. Conocer la huella genética de un delincuente a través del análisis del pelo, 4. Conocer la huella genética de un delincuente a través del análisis del pelo, uñas o una gota de sangre. uñas o una gota de sangre.

El trabajo de interpretación del genoma no ha hecho nada más que El trabajo de interpretación del genoma no ha hecho nada más que empezar. Los beneficios de conocer e interpretar el genoma se esperan empezar. Los beneficios de conocer e interpretar el genoma se esperan fructíferos en los campos de la medicina y de la biotecnología.fructíferos en los campos de la medicina y de la biotecnología.

INGENIERÍA GENÉTICAPROYECTO GENOMA HUMANO : Beneficios

Pero el Pero el conocimiento del código conocimiento del código de un genoma abre las de un genoma abre las puertas para nuevos puertas para nuevos conflictos ético-morales. conflictos ético-morales.

Esto atentaría Esto atentaría contra la diversidad contra la diversidad biológica y reinstalaría biológica y reinstalaría entre otras, la cultura de entre otras, la cultura de una raza superior, una raza superior, dejando marginados a dejando marginados a los demás. los demás.

Quienes tengan Quienes tengan desventaja genética desventaja genética serían discriminados.serían discriminados.

• Que las compañías aseguradoras, empresarios, ejército u otras personas utilizaras de manera deshonesta este tipo de información.

• Pérdida de la privacidad y confidencialidad de la información.

• Impacto psicológico y estigmatización de la sociedad ante un individuo genéticamente diferente.

• Mejoras genéticas para determinar características específicas de los individuos, pero que no están relacionadas con el tratamiento de enfermedades.

• Comercialización de la información genética.

INGENIERÍA GENÉTICAPROYECTO GENOMA HUMANO : Perjuicios

Beneficios médicos tras el conocimiento de la estructura de cada gen humano

1. Diagnóstico en individuos con riesgo de ser portadores del gen de alguna enfermedad

2. Marco de trabajo para el desarrollo de nuevas terapias, además de nuevas estrategias para la terapia génica

16 de Febrero de 200116 de Febrero de 2001Celera GenomicsCelera Genomics

15 de Febrero de 200115 de Febrero de 2001Consorcio público internacionalConsorcio público internacional

Proyecto genoma humanoProyecto genoma humanoLa secuencia del genoma es un atajo valioso: ayuda a los científicos a encontrar los genes más fácil y rápidamentey sienta las bases para averiguar la función de los genes identificados

INGENIERÍA GENÉTICABIOÉTICA

Es una consecuencia del enorme desarrollo alcanzado, pero de también Es una consecuencia del enorme desarrollo alcanzado, pero de también los efectos negativos de la ciencia (experimentos con prisioneros, los efectos negativos de la ciencia (experimentos con prisioneros, Hiroshima, deterioro ambiental, guerras químicas y bacteriológicas…)Hiroshima, deterioro ambiental, guerras químicas y bacteriológicas…)

La ciencia no es neutral desde un punto de vista ético o económico y se La ciencia no es neutral desde un punto de vista ético o económico y se puede utilizar con buenos fines u otros no tan buenos. Lo que esto nos puede utilizar con buenos fines u otros no tan buenos. Lo que esto nos indica es que hay cosas que la ciencia puede lograr, pero indica es que hay cosas que la ciencia puede lograr, pero “no todo lo “no todo lo que puede hacerse, debe ser hecho” que puede hacerse, debe ser hecho”

La Bioética nace para establecer unos principios que permitan afrontar La Bioética nace para establecer unos principios que permitan afrontar los avances de la ciencia con respeto y responsabilidad. El criterio ético los avances de la ciencia con respeto y responsabilidad. El criterio ético fundamental que regula esta disciplina es el respeto al ser humano, a fundamental que regula esta disciplina es el respeto al ser humano, a sus derechos inalienables, a su bien verdadero e integral: la sus derechos inalienables, a su bien verdadero e integral: la dignidaddignidad de la persona.de la persona.


En 1979, se definieron como cuatro los principios de la Bioética: En 1979, se definieron como cuatro los principios de la Bioética: autonomíaautonomía, , no maleficenciano maleficencia, , beneficenciabeneficencia y y justiciajusticia. En un primer . En un primer momento definieron que estos principios son momento definieron que estos principios son prima facieprima facie, esto es, que , esto es, que vinculan siempre que no colisionen entre ellos, en cuyo caso habrá que vinculan siempre que no colisionen entre ellos, en cuyo caso habrá que dar prioridad a uno u otro dependiendo del caso. dar prioridad a uno u otro dependiendo del caso.

Sin embargo en 2003, se considera que los principios deben ser Sin embargo en 2003, se considera que los principios deben ser especificados para aplicarlos a los análisis de los casos concretos.especificados para aplicarlos a los análisis de los casos concretos.

Principios:Principios:


Principios:Principios:

Principio de autonomía :Principio de autonomía : Es un principio de respeto a las personas que impone la obligación de asegurar las Es un principio de respeto a las personas que impone la obligación de asegurar las condiciones necesarias para que actúen de forma autónoma.condiciones necesarias para que actúen de forma autónoma.

Principio de beneficencia :Principio de beneficencia : Obligación de actuar en beneficio de otros, promoviendo sus legítimos intereses y Obligación de actuar en beneficio de otros, promoviendo sus legítimos intereses y suprimiendo perjuicios. suprimiendo perjuicios.

Principio de no maleficencia : Principio de no maleficencia : (Primum non nocere): Abstenerse intencionadamente de realizar acciones que puedan causar daño o Abstenerse intencionadamente de realizar acciones que puedan causar daño o perjudicar a otros. Es un imperativo ético válido para todos, no sólo en el ámbito perjudicar a otros. Es un imperativo ético válido para todos, no sólo en el ámbito biomédico sino en todos los sectores de la vida humana.biomédico sino en todos los sectores de la vida humana.

Principio de justicia :Principio de justicia :Tratar a cada uno como corresponda con la finalidad de disminuir las situaciones Tratar a cada uno como corresponda con la finalidad de disminuir las situaciones de desigualdad (biológica, social, cultural, económica, etc.) de desigualdad (biológica, social, cultural, económica, etc.)

GenesADN Enzimas Caracteres

Ingenieríagenética

Medicina

Mejora derecursos

ProyectoGenoma

Enzimas derestricción

ADNrecombinante

Vectores

Virus Plásmidos

Mapagenético

Industriafarmacéutica

Terapiagénica

Mutaciones Cáncer

OncogenesProtooncogenes

Virus oncogénicos

Agentescancerígenos

Radiaciones

Sust. químicas Alquitrán

Rayos U.V

Implicacioneséticas

Clonación OrganismosClónicos

Proteínas permiteobtener

Organismostrasngénicos

Curarenfermedades

Nucleótidos

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