LA BIOTECNOLOGÍA Y SUS APLICACIONES

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Apreciados lectores de la VOZ HISPANA y CHILENOTICIA. Enfrascado en mis lecturas me he encontrado con un documento de Ma. Del Carmen Corona. Guía Biología II. Saitz, Velásquez, Villar J, Villar M. que nos trae un tema de mucha actualidad en estos momentos difíciles que pasa la humanidad y que a mi modo de ver es consecuencia de estos nuevos desarrollos científicos y sus aplicaciones que sin duda cambiaran el mundo tal como lo conocemos actualmente.

El término biotecnología es considerado como el conjunto de técnicas que utilizan organismos vivientes o sustancias provenientes de éstos para elaborar o modificar un producto, mejorar plantas o animales, o para desarrollar microorganismos para usos específicos. De acuerdo con el especialista Pierre Douzou la biotecnología se divide en tres etapas: la primera la considera empírica y es cuando la biotecnología nace con el establecimiento de las sociedades humanas y su necesidad de desarrollar organismos que le permitieran mantener asegurada la alimentación, la industria y lograr su expansión territorial.
Una segunda etapa es referida como la de transición y se presenta con la intervención de la Ciencia y la Técnica en el desarrollo de industrias biotecnológicas que contribuyen al desarrollo de los grandes imperios. Y la tercer etapa se da con el nacimiento de la biotecnología moderna con la conjunción de dos situaciones relevantes: la primera, es la aparición de la biología molecular, que permitió descifrar en los años cincuenta la estructura del DNA, material genético de los seres vivos y los genes que lo conforman, así como de los mecanismos para traducir su información que se localiza en proteínas.

Todo el conocimiento que genera la biotecnología moderna se basa en la biología molecular, bioquímica, ingeniería bioquímica, biología celular, microbiología, inmunología, genética, etcétera, permitiendo el estudio integral y la manipulación genética de los sistemas biológicos (microorganismos, plantas, animales, hombre, entre otros). Organizaciones como la ONU, y la OCDE, desde los años 80 expresan los riesgos implícitos y las condiciones al acceso, manejo y transferencia de los recursos genéticos. En el ámbito mundial existe la preocupación por el acceso racional a estos recursos. Por otro lado, el crecimiento de la población humana requiere aumentar la producción de alimentos, así como la demanda de salud, vivienda y energéticos.
Los grupos de investigación se encuentran ubicados casi en su totalidad en doce instituciones entre universidades, centros de investigación y educación superior, que realizan investigación en biología molecular y biotecnología moderna. A continuación se desglosan brevemente los campos o programas biotecnológicos

CAMPO ALIMENTARIO – La industria cervecera, la vitivinícola son ejemplos de la aplicación biotecnológica que contribuyen a la economía por la calidad de sus productos. La industria quesera, tradicionalmente dependiente de una enzima (cuajo de ternera) dispone ahora de un producto enzimático similar producido por fermentación de microorganismos recombinantes. Se destaca la producción de colorantes, gomas (gelificantes), potenciadores del sabor, saborizantes, aromatizantes, acidulantes (ácido cítrico), enzimas como aditivos, etcétera. En el sector de edulcorantes, la proteína dulce “taumatina”, extraída de una fruta africana, ha sido expresada ya en varios microorganismos, y están en desarrollo otros edulcorantes de naturaleza proteica. Estos microorganismos no sólo contribuyen a la conservación de los alimentos o darles sabor, los propios microorganismos son comestibles, se trata de la proteína unicelular consumida como alimento por humanos y es producida por el hongo Fusarium, que contiene el 45% de proteínas y 13% de grasas y es elaborada por la empresa inglesa Rank Horis McDougall.

CAMPO AGROPECUARIO – La domesticación de plantas para uso agrícola fue un proceso de largo plazo que tuvo profundas consecuencias evolutivas en muchas especies mediante el uso de esa reserva de variabilidad genética por medio de selección y cruzamiento, la “Revolución verde” de los años 60 produjo muchas variedades que se utilizan actualmente en el mundo entero. Un ejemplo fue la introducción de genes “enanos” en el arroz y el trigo, que al ser acompañados con aplicaciones de fertilizantes, aumentaron de manera impresionante el rendimiento de los cultivos tradicionales, cubriendo así las necesidades de millones de agricultores y consumidores de escasos recursos.

Actualmente la biotecnología moderna ofrece sistemas radicalmente novedosos para alterar o modificar las propiedades genéticas de los organismos en una forma totalmente dirigida. La tecnología de modificación genética nació en la década de los70 con la creación de nuevas variedades de plantas agrícolas transgénicas como soya, algodón, tabaco, papa y maíz y reduciendo el uso de agroquímicos, fertilizantes y pesticidas. Considerando todo lo anterior analizamos el desarrollo en algunos de los campos del subsector agrícola:
Plantas transgénicas: son organismos modificados genéticamente, resultado de la búsqueda de soluciones a diversos problemas de la producción agroindustrial. Las plantas transgénicas poseen una o más características que no fueron heredadas de sus antecesores, cada una de sus células llevan fragmentos de ADN provenientes de otra especie de planta, un virus, una bacteria o un hongo; estos genes contribuyen a producir nuevas sustancias de defensa contra factores adversos o de mejorar la calidad y productividad.
Fitomejoramiento: mediante la combinación de técnicas tradicionales de micropropagación con transformación genética, es posible acelerar el crecimiento y vigor libres de virus y patógenos.
Desarrollo de biopesticidas y control biológico: Las feromonas son utilizadas en el manejo de plagas de insectos. Las hormonas juveniles son utilizadas para evitar la maduración de las larvas. La bacteria Bacillus thuringiensis produce toxinas potentes que son bioinsecticidas de gran importancia económica.
Subsector pecuario: La biotecnología ha contribuido a la generación de animales con un crecimiento más acelerado (incremento del tamaño en peces), producción de leche (vacas) y calidad de la carne (cerdos).
Animales transgénicos: el primer animal transgénico que se patentó fue el “Harvard Mouse”, el cual es muy susceptible al cáncer y es utilizado para estudios de sustancias potencialmente carcinógenas y para estudios fundamentales del cáncer, también se han obtenido animales transgénicos tolerantes a enfermedades virales por expresar proteínas virales que les permitan una protección cruzada.

SECTOR SALUD. – la biotecnología nació como industria ante la presión de la demanda de antibióticos durante la segunda guerra mundial (Merck, Pfizer y Squibb). A partir de entonces se diseñaron estrategias para mejorar genéticamente las cepas microbianas industriales para que hoy se puedan obtener una gran variedad de compuestos terapéuticos como: aminoácidos, vitaminas, vacunas, etcétera. Se considera que en el sector salud es donde se ubican los impactos más importantes de la aplicación de la ingeniería genética.
VACUNAS.- Las nuevas vacunas de ADN o ARN emergen como una vía de terapia por las posibilidades de inmunización que ofrecen contra ciertas enfermedades. Las vacunas genéticas o de ADN son totalmente diferentes de las tradicionales en su estructura. Las más estudiadas son los plásmidos, pequeños anillos de ADN proveniente de una bacteria. Los plásmidos usados para vacunar han sido alterados para portar genes específicos de uno o más antígenos, proteínas fabricadas por los agentes patógenos y que tienen la capacidad de “despertar” al sistema inmunitario de nuestro organismo, que gracias a su manipulación, han perdido los genes donde se halla la información que produce la enfermedad, es decir, preparan al organismo para dar la batalla contra la posible invasión. Se están desarrollando vacunas de ADN para prevenir la hepatitis B, el herpes simple, el VIH, la influenza, la malaria. Existen algunas pruebas para la erradicación de cáncer de pecho, colon, piel y próstata.
FARMACOGENÓMICA.- identificación y estudio de nuevos genes, que podrían ser blancos terapéuticos, y su asociación con diferencias en la respuesta a distintos fármacos, harán más eficientes las estrategias terapéuticas actuales y permitirán el desarrollo de fármacos más efectivos y con menos efectos adversos.
Aplicaciones terapéuticas. – las técnicas de ingeniería genética han permitido en los últimos 20 años el aislamiento y caracterización de genes de diferentes organismos, en 1980 se consideraba que la estructura de los genes era completamente colineal con la estructura proteica para la cual codificaba. Sin embargo, se ha demostrado que muchos de los genes de organismos superiores, incluyendo el hombre, están interrumpidos. Gracias a la sofisticación permanente de las técnicas de DNA recombinante, en particular con la aparición de técnicas poderosas de amplificación de DNA tales como la técnica de PCR o reacción en cadena de polimerasa de DNA, y los vehículos moleculares que permiten la movilización de trozos de ADN de una célula a otra, hoy es posible analizar, inclusive sin clonar, los genes de cualquier organismo, incluyendo al hombre y a través de ello, estamos ya en la era del genoma.
Proyecto del Genoma Humano. Es sin duda uno de los más importantes en la historia de la humanidad, que por sus implicaciones biomédicas y sociales, representa, “bien utilizado”, una “gran promesa” científica. El objetivo principal del proyecto es descifrar la secuencia completa del genoma humano, dónde se encuentra la información de todas las funciones que se realizan, así como la de los genes que determinan la susceptibilidad de desarrollar alguna enfermedad como la diabetes mellitus, cáncer, Alzheimer, Huntington y las problemáticas maniaco depresivas entre algunas.

Queridos lectores de la VOZ HISPANA, los avances del proyecto del genoma humano darán lugar a una nueva era en la medicina tanto en el diagnóstico, tratamiento y la prevención de distintas enfermedades comunes por medio del surgimiento de una nueva área de estudio, la Medicina genómica. La secuenciación completa del genoma permitirá la identificación de la totalidad de los genes que le componen (genómica estructural) y su estudio para la determinación de su función en los organismos (genómica funcional) en distintos procesos como el desarrollo embrionario, en el envejecimiento, la regeneración de órganos o tejidos y durante el proceso de distintas enfermedades. Una vez identificados los genes de susceptibilidad específicos de cada población, será posible la investigación y el desarrollo de estrategias para la transferencia de genes a células o tejidos específicos con fines terapéuticos (terapia génica), permitiendo la restitución o inhibición de la función de distintos genes implicados en distintas enfermedades.
Producción de proteínas de interés terapéutico: En este grupo de productos se encuentran: la insulina humana, hormonas para el crecimiento, factores de coagulación, factores para el crecimiento epidérmico, factores de necrosis tumoral, etcétera.

Campo de la Biorremediación: Desarrollo recientes en biología molecular, ecología e ingeniería ambiental, ofrecen la oportunidad de modificar genéticamente organismos de tal manera que los procesos biológicos básicos sean más eficientes y capaces de degradar compuestos químicos más complejos así como mayores volúmenes de materiales de desecho. Actualmente, la principal aplicación de la biotecnología ambiental es limpiar o “remediar‟ la polución y las basuras.

Perspectivas y retos. – La limpieza del agua residual fue una de las aplicaciones iniciales, seguida por la purificación del aire y gases de desecho mediante el uso de biofiltros. La Biorremediación se está enfocando hacia el suelo y los residuos sólidos. También incluyen la limpieza de aguas y suelos contaminados con petróleo, utilizando bacterias del grupo pseudomonas que son capaces de “alimentarse” de petróleo. En relación con lixiviación bacteriana y biominería, los microorganismos han venido usando y liberando minerales en la corteza terrestre desde tiempos geológicamente antiguos. Desde 1000 AC mineros en la cuenca del Mediterráneo recuperaban el cobre que era lixiviado por bacterias en las aguas de drenaje de las minas, aunque desconocían la actividad de las bacterias. Sin embargo, la contribución de las bacterias en la lixiviación no fue reconocida sino hasta el siglo XX. – Buen viento y buena mar.

Edgard Ferreira
Cristián Riquelme

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