epigenética

La epigenética (del griego epi, en o sobre, y -genética) hace referencia, en un sentido amplio, al estudio de todos aquellos factores no genéticos que intervienen en la determinación de la ontogenia. Es la regulación heredable de la expresión génica sin cambio en la secuencia de nucleótidos. El término fue acuñado por C. H. Waddington en 1953 para referirse al estudio de las interacciones entre genes y ambiente que se producen en los organismos.
Dependiendo de la disciplina biológica, el término epigenética tiene diversos significados:¹

• En genética del desarrollo, la epigenética hace referencia a los mecanismos de regulación genética que no implican cambios en la secuencias de ADN;
• En biología del desarrollo, el término epigenética hace referencia a la dependencia contextual de los procesos embriológicos. El contexto incluye factores epigenéticos tanto internos (materiales maternos, propiedades genéricas físicas y autoorganizativas de las células y los tejidos, procesos de regulación genética, dinámica celular y tisular) como externos (temperatura, humedad, luz, radiación...);
• En biología evolutiva, el término herencia epigenética engloba a los mecanismos de herencia no genéticos;

En genética de poblaciones se emplea la expresión variación epigenética para denominar a la variación fenotípica que resulta de diferentes condiciones ambientales (norma de reacción). Los cambios epigenéticos son cambios reversibles de ADN que hace que unos genes se expresen o no dependiendo de condiciones exteriores (polifenismo).





Los principales resultados obtenidos giran en torno a los siguientes temas:

• Remodelación de la cromatina y código de las histonas: se han desarrollado métodos para predecir y analizar la forma como el ADN se compacta en cromatina y se ha estudiado la influencia de las modificaciones del ADN y de las histonas en la expresión génica.
• Cambios en la cromatina durante la proliferación, la diferenciación y la transformación celular: se ha estudiado cómo se llevan a cabo estos cambios y cómo afectan a los procesos de especialización celular y de proliferación, así como su relación con algunas enfermedades como la leucemia, el cáncer de mama o la esclerosis múltiple.
• Estudio de los microARN y silenciación de genes mediante ARNi: se ha establedico una relación entre los microARN (pequeños frangmentos de ARN) y la metilación del ADN en células cancerosas.
• Epigenética del cáncer: se ha analizado a nivel genómico la expresión de los genes y la metilación del ADN en muestras de cáncer de mama, cáncer de próstata y otros tejidos para descubrir genes diana y biomarcadores.
• Uso de nuevas herramientas para epigenética: aplicación de las nuevas tecnologías de secuenciación para el estudio de la epigenética y para el desarrollo de nuevos protocolos y arrays (chips de ADN) para estudiar la metilación del ADN.

alimentos transgénicos

Se denominan alimentos transgénicos a los obtenidos por manipulación genética que contienen un aditivo derivado de un organismo sometido a ingeniería genética; también se llaman así a aquellos que son resultado de la utilización de un producto auxiliar para el procesamiento, creado gracias a las técnicas de la ingeniería genética

La biotecnología de alimentos aplica los instrumentos de la genética moderna a la mejora de localidad de los productos derivados de las plantas, animales y microorganismos.

La era de los denominados «alimentos transgénicos» para el consumo humano ddirecto se inauguró el 18 de mayo de 1994, cuando la Food and Drug Adminístration de los  Estados Unidos autorizó la comercialización del primer alimento con un gen «extraño»  el tomate Flavr-Savr; obtenido por la empresa Calgene. Desde entonces se han elaborado cerca de cien vegetales con genes ajenos insertados. Los productos que resultan de la manipulación genética se pueden clasificar de acuerdo con los siguientes criterios:

• Organismos susceptibles de ser utilizados como alimento y que han sido sometidos a ingeniería genética como, por ejemplo, las plantas manipuladas genéticamente que se cultivan y cosechan.

• Alimentos que contienen un aditivo derivado de un organismo sometido ingeniería genética.

• Alimentos que se han elaborado Utilizando un producto auxiliar para el procesamiento (por ejemplo, enzimas), creado gracias a las técnicas de la ingeniería genética. Este tipo de sustancias suelen denominarse alimentos recombinantes. Para incorporar genes foráneos comestibles en la planta o en el animal, es preciso introducir vectores o «parásitos genéticos», como plásmidos y virus, a menudo inductores de tumores y otras enfermedades —por ejemplo, sarcomas y leucemias...... Estos vectores llevan genes marcadores que determinan la resistencia a antibióticos como la kanamicina o la ampicilina, que se pueden incorporar a las poblaciones bacterianas (de nuestros intestinos, del agua o del suelo). La aparición de más cepas bacterianas patógenas resistentes a antibióticos constituye un peligro para la salud pública. 

Beneficios de la biotecnología de alimentos

Estas nuevas técnicas auguran posibilidades reales de optimizar la producción de alimentos. El método mencionado en el caso de los tomates —cosechados para el con-, sumo directo, sin necesidad de que maduren artificialmente en cámaras— se está aplicando al cultivo de melones, duraznos, plátanos y papayas de mejor sabor, y a flores recién cortadas, cuya duración se prolonga. Más concretamente, la biotecnología influirá positivamente en los siguientes aspectos:

• Mejor calidad de los granos en semilla.

• Mayores niveles de proteínas en los cultivos de forrajes.

• Tolerancia a sequías e inundaciones

‘•Tolerancia a sales y metales.

• Tolerancia al frío y al calor. 

terapia génica

La terapia genética es la técnica que permite la localización exacta los posibles genes defectuosos de los cromosomas y su sustitución por otros correctos, con el fin de curar las llamadas «enfermedades genéticas», entre las que se encuentran muchos tipos de cáncer.

El desarrollo de la terapia genética se ha apoyado en los avances científicos experimentados por determinadas ramas de la biología, como la genética, la biología molecular, la virología o la bioquímica. El resultado es una técnica que permite la curación de casi cualquier patología de carácter genético.

En el desarrollo de dicha terapia hay que tener en cuenta diversos factores. Por un lado, es necesario saber cuál es "tejido diana", es decir, el que va a recibir la terapia. En segundo lugar, conocer si es posible tratar in situ el tejido afectado. Igualmente importante resulta determinar el que facilita el traspaso de un gen exógeno a la célula, es decir, qué vector se ha elegir para el desarrollo del nuevo material genético que posteriormente se introduce el tejido. Finalmente, es preciso estudiar al máximo la eficacia del gen nuevo y saber que respuesta tendrá el órgano o tejido «hospedador», con la entrada del gen modificado.

La finalidad principal de los estudios sobre terapia génica en el ámbito de la medicina es conseguir los mejores resultados tanto en prevención como en investigación, diagnóstico y terapia de las enfermedades hereditarias; sin embargo, esta manipulación del material genético puede ser utilizada en ingeniería genética, con el fin de mejorar determinadas características de los seres vivos. 

Los inicios de la terapia génica

Los primeros trabajos en terapia génica se realizaron con ratones, mediante tecnica del ADN recombinante, que consiste en introducir el ADN extraño en los embriones, de forma que dicho ADN se expresa luego completamente, a medida que desarrolla el organismo. El material genético introducido se denomina transgén; los individuos a los que se les aplica esta técnica reciben el nombre de transgénicos. Con la introducción de estos transgenes se puede lograr la identificación de zonas concretas del material genético para llevar a cabo su cloonación, con el fin de que solo se vean afectadas un tipo específico de células.

Vectores

Los vectores virales agrupan cuatro tipos de virus: retrovírus, adenovirus, virus adnoasociados y herpesvirus; existen también vectores no virales, como el bombardeo con partículas, la inyección directa de ADN, los liposomas catiónicos y la transferencia de genes mediante receptores. 

CONCEPTO Y BREVE HIsTORIA DE LA BIOTECNOLOGIA

La biotecnología, en un sentido amplio se puede definir como la aplicación de organismos, componentes o sistemas biológicos para la obtención de bienes y servicios.

Esto significa que desde hace miles de años, la humanidad ha venido realizando biotecnología, si bien hasta la época moderna, de un modo empírico, sin base científica:

• La domesticación de plantas y animales ya comenzó en el período Neolítico.

• Las civilizaciones Sumeria y Babilónica (6000 años a.C.) ya conocían cómo elaborar cerveza.

•  Los egipcios ya sabían fabricar pan a partir del trigo hacia el 4000 a.C.

•  Antes de la escritura del libro del Génesis, se disfrutaba del vino en el Cercano Oriente: recuérdese que, según la Biblia, Noé "sufrió" (o disfrutó) accidentalmente los efectos de la fermentación espontánea del mosto de la uva (primera borrachera con vino).

• Otros procesos biotecnológicos conocidos de modo empírico desde la antigüedad: 

 Por supuesto, hasta la llegada de la moderna biología, y en muchos casos hasta el siglo XIX, la base de muchos de estos procesos era desconocida. De hecho, solamente en el siglo XVIII cobra cuerpo la idea de que la materia viva puede ser estudiada como la materia inanimada, es decir, usando el método experimental, con lo que se inicia el lento declive de las ideas vitalistas (creencias erróneas de que "la vida depende de un principio vital irreducible a otras ramas de la ciencia"), que aún darían sus últimos estertores casi al final del siglo XIX. Algunos hitos científicos que sentarían la base de la biotecnología contemporánea:

	Los primeros microscopistas, como van Leeuwenhoek y Hooke (siglo XVII) describen los "animálculos" que están fuera del alcance del ojo, si bien se tarda aún un par de siglos en captar la importancia de estas minúsculas criaturas.
	El descubrimiento de que las fermentaciones se debían a microorganismos se debe a la gigantesca figura de Louis Pasteur, en sus estudios realizados entre 1857 y 1876.
	En la última parte del siglo XIX existían ya instalaciones industriales para obtener etanol, ácido acético, butanol y acetona, aprovechando fermentaciones al aire libre en condiciones no estériles
	A finales del siglo XIX, la "edad de oro de la bacteriología" permite: mejoras importantes en las técnicas microscópicas el desarrollo de técnicas asépticas, la esterilización y la pasteurización la posibilidad de cultivar cada cepa microbiana sin mezclas con otras: cultivos puros en medios de cultivo de laboratorio.
	A comienzos del siglo XX la bioquímica y la microbiología convergen, estableciendo las bases enzimáticas y metabólicas de muchos procesos de fermentación. Se desarrollan procedimientos industriales para producir enzimas (invertasa, proteasas, amilasas, etc.).
	Desde la década de 1940, las técnicas de ingeniería química, aliadas a la microbiología y a la bioquímica, permiten la producción de antibióticos, ácidos orgánicos, esteroides, polisacáridos y vacunas. La penicilina comenzó a fabricarse en plena II Guerra Mundial, como resultado de avances importantes en técnicas de esterilización a gran escala, mejora de las instalaciones de fermentación (incluyendo la cuestión de la aireación), cultivo del hongo, etc. A partir de entonces se diseñaron estrategias para mejorar genéticamente las cepas microbianas industriales. Las décadas siguientes fueron de eclosión de producción de antibióticos así como de transformaciones de esteroides y de cultivo de células animales para la producción de vacunas antivirales. Las décadas de los 60 y 70 vieron la mejora de procesos de obtención de pequeños metabolitos como nucleósidos, aminoácidos y vitaminas. Los procesos de fermentación experimentaron mejoras con las técnicas de inmovilización de células y enzimas en soportes, y con la fermentación continua para obtener proteína de células sencillas (biomasa microbiana). Polímeros microbianos como xantanos y dextranos se obtuvieron industrialmente, con apliaciones en el campo de la alimentación (como aditivos).

Pero incluso bien avanzado el siglo XX, cuando la Genética había resuelto el misterio de la naturaleza del material de la herencia, las posibilidades que había para actuar sobre dicho material eran limitadas: cruces entre plantas y animales de la misma especie (o de especies similares), selección de los individuos con rasgos deseados, retrocruzamientos (un proceso largo y lento), mutaciones con agentes físicos (rayos UV, rayos X) o químicos, con ulterior búsqueda (selección o rastreo -screening) de alguna variante de interés (algo tedioso y frecuentemente infructuoso), etc.

Debemos esperar a la década de los 70 para que surja un conjunto de técnicas de laboratorio revolucionarias que por primera vez permiten "tocar" de modo racional el sancta sanctorum de la vida. Son técnicas y herramientas con las que se puede modificar el ADN de acuerdo a diseños previos y objetivos concretos (de ahí el nombre popular de Ingeniería Genética).

La Ingeniería Genética (I.G.), mejor llamada tecnología del ADN recombinante in vitro, se caracteriza por su capacidad de cortar y empalmar genes o fragmentos de ADN de organismos distintos, creando nuevas combinaciones no existentes en la Naturaleza, combinaciones que ponemos a trabajar en el interior de una variedad de organismos hospederos, para nuestro provecho.