La ingeniería genética es la manipulación y modificación de los genes de un organismo alterando, eliminando o insertando material genético en su genoma por medio de las diferentes tecnologías de edición genética. Las técnicas de ingeniería genética suelen implicar el aislamiento, la manipulación y la introducción de ADN en un ser vivo, normalmente para expresar un gen que codifica para alguna proteína o enzima de interés. El objetivo es eliminar o introducir nuevas características en un ser vivo para aumentar su utilidad. Dado que una proteína está codificada por una secuencia de ADN específica llamada gen, las versiones futuras pueden modificarse cambiando el ADN. Una forma de hacerlo es aislar el fragmento de ADN que contiene el gen, cortarlo con precisión y reintroducirlo en un segmento de ADN diferente.
La ingeniería genética tiene aplicaciones muy diversas en campos como la medicina, la biotecnología, la agricultura industrial y la investigación científica. Los organismos creados mediante ingeniería genética son conocidos como organismos genéticamente modificados u OGM y son la base de productos orgánicos sintéticos como los alimentos transgénicos. Los procesos de inducción de la modificación genética han permitido descifrar la estructura de secuencias completas de ADN, facilitando así la clonación de genes. La clonación genética es una técnica muy utilizada en microbiología para identificar y copiar un gen concreto en un organismo simple empleado como receptor, una bacteria por ejemplo. Este proceso es muy importante en la síntesis de algunos subproductos utilizados para el tratamiento de diversas enfermedades.
La ingeniería genética incluye un conjunto de técnicas biotecnológicas, entre ellas destacan:
La reacción en cadena de la polimerasa (PCR).
Tecnología del ADN recombinante
La tecnología del ADN recombinante consiste en aislar y manipular un fragmento de ADN de un organismo para «recombinarlo» con el de otro organismo
Generalmente se trata el ADN con una endonucleasa de restricción que origina en este caso un corte escalonado en las dos hebras dobles de ADN. Los extremos escalonados de ambas hebras de ADN son complementarios, una condición que deben tener si se quieren unir. Los dos ADN así cortados se mezclan, se calientan y se enfrían suavemente. Sus extremos cohesivos se aparearán dando lugar a un nuevo ADN recombinado, con uniones no covalentes. Las uniones covalentes se forman añadiendo ADN ligasa y una fuente energética para formar los enlaces.
Otra enzima clave para unir ADN es la transferasa terminal, que puede adicionar muchos residuos de desoxirribonucleótidos sucesivos al extremo 3´de las hebras del ADN. De este modo pueden construirse colas de poli Guanina en los extremos 3´ de una de las hebras de ADN y colas de poli Citosina en los extremos de la otra cadena. Como estas colas son complementarias, permitirán que los dos ADN se unan por complementariedad. Posteriormente, se forman los enlaces covalentes por la ADN ligasa.
El ADN recombinado se inserta en un ADN vector que actúe como vehículo para introducirlo en una célula hospedadora que lo replique, los vectores o transportadores más utilizados son los plásmidos y el ADN del fago lambda.
Es un conjunto de técnicas que permiten conocer el orden en que aparecen los nucleótidos en el ADN, que es la base de la información genética de los organismos. Esta técnica tiene aplicaciones médicas, como la búsqueda de algún polimorfismo genético que se asocie con una enfermedad; básicas: comparar la historia evolutiva de un organismo; o forenses.
Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)
La técnica de la PCR aprovecha la actividad enzimática por la que se réplica el ADN en las células para conseguir una gran cantidad de copias de ADN a partir de cantidades pequeñas. Se utiliza una polimerasa o una mezcla de varias que puedan resistir temperaturas elevadas, siendo la más común la polimerasa taq.
La técnica consiste en realizar varios ciclos de temperaturas elevadas para conseguir la desnaturalización del ADN y temperaturas más bajas para la amplificación del ADN desnaturalizado mediante la polimerasa.
En la década de 1970 se abrieron nuevas perspectivas en el campo de las biotecnologías gracias a la elaboración de nuevas técnicas que permiten llegar directamente al material que está en el origen de todas las características y procesos vitales, es decir, el ADN. Este conjunto de técnicas moleculares de manipulación genética recibe el nombre de ingeniería genética.
Su objetivo es la manipulación in Vitro del ADN, la introducción de este ADN así modificado en células vivas y la incorporación del mismo como parte del material hereditario de dichas células. De este modo, ADN de diversas procedencias, por ejemplo, la fracción de ADN humano que regula la síntesis de insulina, puede introducirse en bacterias de manera que pasa a formar parte de su genoma y lograr así que la bacteria adquiera la capacidad de elaborar insulina.
La terapia genética consiste en sustituir o añadir, según el caso, una copia normal de la región defectuosa del ADN para poder solucionar y restablecer la función alterada, evitando el desarrollo de enfermedades de origen genético, como por ejemplo la facultad defensiva ante las enfermedades infecciosas. Las enfermedades con las que se ha empezado a trabajar son, entre otras, la deficiencia de la enzima ADA (adenosina desaminasa), conocida como la de los niños burbuja y la DMD o distrofia muscular de Duchenne.
La posibilidad de curar las enfermedades genéticas con un tratamiento específico justifica los esfuerzos que se están realizando en este sentido.
La ingeniería genética tiene aplicaciones en campos muy diversos; dos de los más importantes son la medicina y la creación de nuevas especies o mejora de las existentes. El progreso en estos ámbitos puede aportar resultados capaces de aliviar algunos problemas de gran importancia, pero no se debe olvidar que la explotación comercial de las tecnologías requeridas sólo está al alcance de unas pocas empresas multinacionales. Como era de esperar, la tradicional dependencia económica de los países subdesarrollados tiene en la ingeniería genética un nuevo elemento de desequilibrio. En otro orden de cosas, la ingeniería genética puede plantear graves problemas éticos. Hay opiniones muy diversas sobre dónde han de situarse los límites de manipulación del material que está en la base de todos los procesos vitales.