¿Te vacunaste alguna vez contra la gripe? ¿Conocés a alguien con diabetes que necesite
inyecciones de insulina? ¿Te hiciste alguna prueba de embarazo? ¿Tomaste antibióticos? ¿Has bebido un vaso de vino, comido queso o hecho pan? Si respondiste que sí a alguna de estas preguntas, entonces conocés los beneficios de la biotecnología. La biotecnología se define comúnmente como el uso de organismos vivos, o los productos de los mismos, para el beneficio humano o de su entorno con el fin de desarrollar un producto o resolver un problema.
Aunque la clonación de DNA y la manipulación genética de organismos son técnicas modernas interesantes, la biotecnología no es una ciencia nueva. De hecho, muchas aplicaciones son
antiguas prácticas con nuevos métodos. El hombre ha utilizado organismos en su beneficio en muchos procesos durante varios miles de años. Los estudios históricos han demostrado que los chinos, griegos, romanos, babilonios y egipcios, entre muchos otros, han hecho uso de
la biotecnología desde casi el año 2000 a.C.
Domesticar animales como ovejas y reses para su uso como ganado es un ejemplo clásico de biotecnología. Durante años, el hombre ha utilizado la crianza selectiva como una aplicación de la biotecnología para mejorar la producción de los cultivos y ganado para propósitos alimentarios. Nuestros ancestros inmediatos también han sacado provecho de los microorganismos y han utilizado la fermentación para hacer pan, queso, yogur y bebidas alcohólicas como la cerveza y el vino. Durante miles de años, el hombre ha utilizado la
crianza selectiva como una aplicación de la biotecnología para mejorar la producción de los cultivos y ganado para propósitos alimentarios.
Una de las aplicaciones más extendidas y comprendidas de la biotecnología es el uso de los antibióticos. En 1928, Alexander Fleming descubrió que el moho Penicillium inhibía el crecimiento de una bacteria llamada Staphylococcus aureus, que provoca enfermedades cutáneas en humanos. Investigaciones posteriores llevaron al descubrimiento y purificación de la penicilina antibiótica. Los antibióticos son sustancias producidas por microorganismos que inhiben el crecimiento de otros microorganismos. En la década de 1940, la penicilina se convirtió en un producto de amplia disponibilidad para el uso médico en el tratamiento de las infecciones bacterianas en personas. En las décadas de 1950 y 1960, los avances
en bioquímica y biología celular hicieron posible purificar grandes cantidades de antibióticos de muchas variedades de bacterias.
A medida que hemos empezado a comprender los secretos de la estructura y función del DNA, las nuevas tecnologías han llegado a la clonación de genes, la capacidad de identificar y reproducir un gen en concreto, y la ingeniería genética, manipular el DNA de un organismo. A través de la ingeniería genética, los científicos pueden combinar el DNA de diferentes fuentes. Este proceso, llamado tecnología del DNA recombinante, se emplea para producir muchas proteínas de uso médico como la insulina, la hormona del crecimiento humano y factores coagulantes, entre otros.
La tecnología del DNA recombinante tiene un importante impacto en la salud humana gracias a la identificación de enfermedades genéticas. El último récord de la tecnología del DNA recombinante lo alcanzó el Proyecto del Genoma Humano, un esfuerzo internacional que comenzó en 1990. Uno de los primeros objetivos del Proyecto del Genoma Humano era identificar todos los genes (el genoma) contenidos en el DNA de las células humanas y trazar sus localizaciones para cada uno de los 24 cromosomas humanos (cromosomas del 1 al 22 y los cromosomas X e Y). El Proyecto del Genoma Humano supone un potencial ilimitado para el desarrollo de nuevos planteamientos diagnósticos para detectar enfermedades y enfoques moleculares para el tratamiento y cura de las enfermedades genéticas del hombre.
El conocimiento del genoma humano ofrecerá nuevas formas de prevención y diagnóstico presintomático al poder detectar a sus individuos en riesgo y con ello poder influir en su entorno, a través de la atención primaria a la salud. Así se podrá evitar o retrasar la aparición de enfermedades que representen problemas nacionales de salud, y otras con menor impacto epidemiológico. Por tanto, la medicina genómica será motor de cambio hacia una medicina más predictiva y preventiva, lo que resulta de poder reconocer predisposiciones y susceptibilidades particulares conferidas por el genoma de un individuo. Con ello, el diagnóstico y tratamiento serán cada vez más específicos y efectivos.
El uso generalizado de los conocimientos y las tecnologías genómicas permitirá aumentar la calidad de la atención médica. Esto llevará a que el análisis genómico poblacional se convierta en una parte fundamental de la atención primaria a la salud. Será el nuevo paradigma del cuidado de la salud humana en las décadas por venir, con tres grandes caminos : el de la prevención (“eugenesia”), el del diseño y administración de fármacos con base en la individualidad biológica y el de la terapia génica.
Muchos de los productos más utilizados de la biotecnología son proteínas creadas por la clonación de genes. Se llaman proteínas recombinantes porque están producidas gracias a las técnicas de clonación genética implicadas en la transferencia de genes de un organismo a otro. Por ejemplo, la mayoría de ellas están producidas por genes humanos insertados en bacterias para producir proteínas recombinantes usadas en el tratamiento de enfermedades humanas.
Existen muchos tipos de biotecnología. Podríamos resumirlos en las siguientes categorías:
- Biotecnología microbiana: como vimos, el uso de la levadura para hacer cerveza o vino es una de las aplicaciones más antiguas de la biotecnología. A través de la manipulación de microorganismos como bacterias y levaduras, la biotecnología microbiana ha creado mejores enzimas y organismos para hacer muchas comidas, simplificando los procesos de producción y manufacturación, y haciendo más eficientes los procesos de descontaminación para la retirada de los productos de desecho industriales. Los microbios también se utilizan para clonar y producir grandes cantidades de importantes proteínas para fabricar medicamentos de uso humano, como la insulina y la hormona del crecimiento.
- Biotecnología agrícola: desde plantas transgénicas resistentes a las pestes que no necesitan fumigación, hasta alimentos de mayor contenido proteico o vitamínico y medicamentos desarrollados y cultivados como productos vegetales. Las plantas ofrecen ciertas ventajas sobre las bacterias para la producción de proteínas recombinantes. Por ejemplo, el costo de producir proteínas recombinantes con material vegetal suele ser bastante más bajo que producir proteínas recombinantes en bacterias. El uso de biocombustibles es otra aplicación importante en este sector.
- Biotecnología animal: los animales pueden utilizarse como “biorreactores” para producir productos importantes. Por ejemplo, como fuentes de proteínas útiles para la medicina como los anticuerpos. Los animales transgénicos contienen genes procedentes de otra fuente. Los genes humanos de la proteína de la coagulación pueden introducirse en vacas para que produzcan esta proteína en su leche. Los animales también son muy importantes en las investigaciones básicas. Por ejemplo, los experimentos genéticos en ratones, en los que se bloquean uno o más genes, pueden ser de ayuda para el aprendizaje de la función de un determinado gen.
- Biotecnología forense: las huellas genéticas pueden realizarse utilizando rastros de tejido, pelo, sangre o fluidos corporales. Se usó por primera vez en 1987 y hoy se extiende en los tribunales de todo el mundo. Otra aplicación es la identificación genética de especies en peligro de extinción.
- Biorremediación: el uso de la biotecnología para procesar y degradar varias sustancias naturales y artificiales, en concreto aquellas que contribuyen a la contaminación del medio ambiente. Muchos procesos de la biorremediación dependen de aplicaciones de la biotecnología microbiana. Por ejemplo, la estimulación del crecimiento de bacterias degradantes del petróleo para limpiar aguas contaminadas por el crudo.
- Biotecnología acuática: una de las aplicaciones más antiguas es la acuicultura, la cría de pescados y mariscos en condiciones controladas para usarlas como fuente de alimento. También se ha descubierto que algunas especies de plancton marino son fuentes ricas en moléculas antitumorales y anticancerígenas.
- Biotecnología médica: millones de personas en todo el mundo han recibido la ayuda de fármacos derivados de la biotecnología y las vacunas. Nueva información del Proyecto del Genoma Humano ayuda a los científicos a identificar genes defectuosos y descifrar detalles de enfermedades genéticas. La tecnología de células madre es una de las aplicaciones más nuevas y prometedoras: tienen el potencial de desarrollarse y especializarse en células nerviosas, células sanguíneas, musculares, y prácticamente cualquier otro tipo de célula del cuerpo.
Aunque podemos distinguir distintas aplicaciones, no debemos pensar en la biotecnología como un área formada por disciplinas separadas y sin relación. Es importante recordar que casi todos los campos de la biotecnología están estrechamente relacionados. Por ejemplo, las aplicaciones de la biorremediación se basan en el uso de microbios (biotecnología microbiana) para resolver problemas medioambientales. Incluso la biotecnología médica depende del uso de microbios para producir proteínas recombinantes. Una verdadera comprensión de la biotecnología implica el entendimiento de la “foto de familia” de la biotecnología, de cómo ésta involucra muchas áreas diferentes de la ciencia y cómo los diferentes tipos de biotecnología dependen unos de otros. Esta interdependencia de muchas áreas de la ciencia se pondrá a prueba en la resolución de importantes problemas del siglo XXI.
Fuentes: William J. Thieman, Michael A. Palladino. Introducción a la biotecnología. Pearson Educación S.A., 2010 / El proyecto del genoma humano: perspectivas de la medicina genómica. Rev Fac Med UNAM Vol.43 No.5 Septiembre-Octubre, 2000.