2. Que es?
• La biotecnología no es, en sí misma, una ciencia; es un enfoque multidisciplinario que involucra
varias disciplinas y ciencias (biología, bioquímica, genética, virología, agronomía, ingeniería,
química, medicina y veterinaria entre otras).
Hay muchas definiciones para describir la biotecnología. En términos generales biotecnología es el
uso de organismos vivos o de compuestos obtenidos de organismos vivos para obtener productos
de valor para el hombre.
Como tal, la biotecnología ha sido utilizada por el hombre desde los comienzos de la historia en
actividades tales como la preparación del pan y de bebidas alcohólicas o el mejoramiento de
cultivos y de animales domésticos. Históricamente, biotecnología implicaba el uso de organismos
para realizar una tarea o función. Si se acepta esta definición, la biotecnología ha estado presente
por mucho tiempo. Procesos como la producción de cerveza, vino, queso y yogurt implican el uso
de bacterias o levaduras con el fin de convertir un producto natural como leche o jugo de uvas, en
un producto de fermentación más apetecible como el yogurt o el vino Tradicionalmente la
biotecnología tiene muchas aplicaciones. Un ejemplo sencillo es el compostaje, el cual aumenta la
fertilidad del suelo permitiendo que microrganismos del suelo descompongan residuos orgánicos.
Otras aplicaciones incluyen la producción y uso de vacunas para prevenir enfermedades humanas y
animales. En la industria alimenticia, la producción de vino y de cerveza se encuentra entre los
muchos usos prácticos de la biotecnología.
3. • La utilización de los seres vivos, sus partes o los productos de su actividad
para su uso industrial constituye la base de la biotecnología. Existen
ejemplos del uso biotecnológico de microorganismos desde tiempos
antiguos, como son la fermentación de bebidas alcohólicas y la fabricación
de pan. Desde este prisma, incluso la selección y obtención de diferentes
variedades productivas de plantas y animales de interés agrícola y
ganadero a lo largo de la historia podrían considerarse aproximaciones
biotecnológicas. El descubrimiento y caracterización de los procesos de
mantenimiento y flujo de la información biológica ha provocado la
expansión del número de aplicaciones de la biotecnología.
• Entornos científicos e industriales cada vez más especializados y diversos,
hacen uso en mayor o menor medida de la biotecnología como
herramienta para sus procesos. Esta diversidad ha determinado a su vez la
necesidad de un sistema de clasificación de los usos de la biotecnología
que los agrupe en función de sus características comunes o de su utilidad
final. Como resultado, actualmente se consideran cinco agrupaciones
fundamentales de los usos biotecnológicos, que han sido identificadas
mediante un sistema de colores.
4. • La biotecnología roja agrupa todos aquellos usos de la
biotecnología relacionados con la medicina. La
biotecnología roja incluye la obtención de vacunas y
antibióticos, el desarrollo de nuevos fármacos, técnicas
moleculares de diagnóstico, las terapias regenerativas y
el desarrollo de la ingeniería genética para curar
enfermedades a través de la manipulación genética.
Algunos de los ejemplos más relevantes de
biotecnología roja son, la terapia celular y la medicina
regenerativa, la terapia génica y los medicamentos
basados en moléculas biológicas, como los anticuerpos
terapéuticos.
5. • La biotecnología blanca engloba a todos aquellos usos de
la biotecnología relacionados con los procesos industriales.
Por esta razón, la biotecnología blanca es también conocida
como biotecnología industrial. La biotecnología blanca
presta especial atención al diseño de procesos y productos
que consuman menos recursos que los tradicionales,
haciéndolos energéticamente más eficientes o menos
contaminantes. Existen numerosos ejemplos de
biotecnología blanca, como son la utilización de
microrganismos para la producción de productos químicos,
el diseño y producción de nuevos materiales de uso
cotidiano (plásticos, textiles…) y el desarrollo de nuevas
fuentes de energía sostenibles, como los biocombustibles.
6. • La biotecnología gris está constituida por todas aquellas
aplicaciones directas de la biotecnología al medio ambiente.
Podemos subdividir dichas aplicaciones en dos grandes ramas de
actividad: el mantenimiento de la biodiversidad y la eliminación de
contaminantes. Respecto a la primera, cabe destacar la aplicación
de la biología molecular al análisis genético de poblaciones y
especies integrantes de ecosistemas, su comparación y
catalogación. También pueden incluirse las técnicas de clonación
con el fin de preservar especies y la utilización de tecnologías de
almacenamiento de genomas. En cuanto a la eliminación de
contaminantes o biorremediación, la biotecnología gris hace uso de
microrganismos y especies vegetales para el aislamiento y la
eliminación de diferentes sustancias, como metales pesados e
hidrocarburos, con la interesante posibilidad de aprovechar
posteriormente dichas sustancias o utilizar subproductos derivados
de esta actividad.
7. • La biotecnología verde se centra en la agricultura como campo de explotación. Las
aproximaciones y usos biotecnológicos verdes incluyen la creación de nuevas
variedades de plantas de interés agropecuario, la producción de biofertilizantes y
biopesticidas, el cultivo in vitro y la clonación de vegetales.
La primera de estas aproximaciones es la que ha experimentado un mayor
desarrollo y también la que ha suscitado mayor interés y controversia en la
sociedad. La creación de variedades modificadas de plantas se basa casi
exclusivamente en la transgénesis, o introducción en la planta de interés de genes
procedentes de otra variedad u organismo. Mediante la utilización de esta
tecnología se persiguen tres objetivos fundamentales. En primer lugar, se busca la
obtención de variedades resistentes a plagas y enfermedades. A modo de ejemplo,
en la actualidad se utilizan y comercializan variedades de maíz resistentes a plagas
como el taladro. Una segunda utilización de las plantas transgénicas está orientada
al desarrollo de variedades con mejores propiedades nutricionales (por ejemplo,
mayores contenidos en vitaminas). Por último, la transgénesis en plantas también
se estudia como medio para obtener variedades de plantas que actúen como
biofactorías productoras de sustancias de interés médico, biosanitario o industrial
en cantidades fácilmente aislables y purificables.
8. • La biotecnología azul se basa en la explotación de los recursos del mar para la
generación de productos y aplicaciones de interés industrial. Si tenemos en cuenta
que el mar ofrece la mayor biodiversidad, potencialmente existe una enorme
variedad de sectores que se pueden beneficiar de los usos de la biotecnología azul.
Muchos de los productos y aplicaciones de la biotecnología azul se encuentran en
fase de búsqueda o investigación, si bien ya hay ejemplos de utilización de algunos
de ellos de forma cotidiana.
• Sin duda, el uso de materias primas de origen marino es la biotecnología azul de
mayor proyección en gran variedad de sectores. Dichas materias primas, en su
mayoría hidrocoloides y gelificantes, ya están siendo ampliamente utilizados en
alimentación, sanidad, depuración, etc. La medicina y la investigación son otros
grandes beneficiarios del desarrollo de la biotecnología azul. Algunas moléculas
marcadoras procedentes de organismos marinos son ya de uso cotidiano en
investigación. También se aíslan de organismos marinos moléculas con actividades
enzimáticas útiles para diagnóstico e investigación. Algunos biomateriales y
agentes con actividad farmacológica o regenerativa se obtienen o están siendo
investigados para su uso en estos sectores. Finalmente, sectores como la
cosmética y la agricultura analizan el potencial de la biotecnología azul para su
desarrollo futuro.
9. • BIOTECNOLOGÍA EN LA MEDICINA.
LA APLICACIÓN DE LA BIOTECNOLOGÍA A LA MEDICINA PERMITIRÁ EN UN PLAZO DE
CINCO AÑOS DETECTAR Y PREVENIR ENFERMEDADES ANTES DE QUE SE MANIFIESTEN.
El desarrollo de la Genómica y la Proteómica, así como la aplicación de la Biotecnología
a la Medicina, permitirán identificar los genes que intervienen en las enfermedades
con más prevalencia y desarrollar fármacos que compensen la actividad de los genes
alterados en cada patología.
La diferencia aportada por la biotecnología moderna es que actualmente el hombre no
sólo sabe cómo usar las células u organismos que le ofrece la naturaleza, sino que ha
aprendido a modificarlos y manipularlos en función de sus necesidades. La
biotecnología tal como la conocemos actualmente empezó en los años 50 con el
descubrimiento por James Watson y Francis Crick de la estructura de la molécula de
ADN* (ácido desoxirribonucleico) que es donde se almacena la información genética
(la herencia) en todos los seres vivos.
¿QUÉ ES EL DIAGNÓSTICO MOLECULAR?
Con el nombre de Diagnóstico Molecular se engloban una serie de técnicas basadas en el
análisis del DNA o ácido desoxirribonucleico, que es la molécula que recoge toda la
información genética de las células. Dicho análisis puede tener dos objetivos: la detección
de microorganismos de forma rápida y eficaz, así como el estudio de variaciones en los
genes humanos que pueden condicionar la aparición de enfermedades.
10. • Un suceso importante en el desarrollo de la biotecnología fue la producción de penicilina a partir
del hongo Penicillium. Aunque inicialmente fue un proceso a pequeña escala, desarrollado por
Howard Florey y sus colaboradores durante la II Guerra Mundial, poco después se consiguió
producir penicilina en grandes cantidades, al tiempo que se utilizaban otros microorganismos para
obtener una gran variedad de antibióticos, como la estreptomicina. Hoy en día, la biotecnología es
la principal herramienta para la obtención de nuevos antibióticos que sean activos frente a las
bacterias patógenas resistentes a una gran gama de antibióticos. También resulta de gran utilidad la
aplicación de la ingeniería genética en microorganismos para sintetizar antibióticos sintéticos, es
decir, ligeramente diferentes de aquellos obtenidos de forma natural.
La biotecnología ha llegado a “programar” bacterias con objeto de obtener distintos tipos de drogas
que, de otra forma, estos microorganismos no podrían fabricar. La insulina humana, necesaria para
el tratamiento de la diabetes, es un claro ejemplo de esta metodología, ya que está producida por
bacterias en las que se ha introducido, mediante ingeniería genética, el gen que codifica la síntesis
de esta hormona. A diferencia de las hormonas producidas por cerdos y vacas, esta hormona es
idéntica a la secretada por el páncreas humano. Igualmente, la hormona del crecimiento humano,
utilizada para el tratamiento de niños con deficiencias en su producción, y que de otro modo no
podrían alcanzar una estatura normal, también se obtiene a partir de bacterias en las que se ha
insertado una copia del gen humano. Este sistema, como en el caso anterior, también presenta
ventajas frente a la obtención de la hormona a partir de cadáveres, ya que se evita el riesgo de
contaminación con priones, agentes causantes de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob. Otros
productos farmacéuticos generados a partir de microorganismos manipulados genéticamente
incluyen, el interferón para el tratamiento de algunas hepatitis y ciertos cánceres, y la
eritropoyetina, que se suministra a pacientes sometidos a diálisis para reponer los eritrocitos
perdidos durante este proceso.
11. PREVENCIÓN DE ENFERMEDADES
INFECCIOSAS
• Hasta ahora, el desarrollo de las vacunas se limitaba a la utilización de agentes infecciosos
atenuados o muertos, pero la biotecnología ha comenzado a revolucionar este campo ya que los
investigadores pueden utilizar microorganismos totalmente inocuos en las vacunas. Esto permite
introducir genes que determinan la producción de ciertos antígenos (obtenidos de
microorganismos causantes de enfermedades y que son determinantes de la patogenicidad) en
bacterias inocuas, las cuales constituyen, en sí mismas, las vacunas, que permiten que el individuo
vacunado pueda generar los anticuerpos protectores necesarios para atajar una posible infección.
Esta técnica facilita la inmunización frente a enfermedades para las cuales aún no se habían
desarrollado vacunas satisfactorias, e incluso permite desarrollar vacunas que protejan frente a
varias infecciones simultáneamente. Dos ejemplos de vacunas creadas por ingeniería genética son
la vacuna frente a la hepatitis B y frente a la rabia.
• Una de las promesas más atrayentes de la ciencia del nuevo milenio es la vacuna con material
genético. Si bien una década atrás los científicos la miraban con desconfianza en los últimos años
hubo un cambio de actitud tanto por los adelantos genéticos como por la imposibilidad de las
métodos tradicionales de inmunización de enfermedades muy graves o mortales como el SIDA, el
paludismo o la hepatitis C.
• Las vacunas tradicionales como las genéticas consisten en una versión muerta o debilitada de un
patógeno (agente que produce la enfermedad) o algún fragmento (subunidad) suyo. El propósito
consiste en preparar el sistema inmunitario para que rechace rápidamente los virus, las bacterias y
los parásitos peligrosos antes de que logren establecerse en el organismo. El objetivo se logra
engañando al sistema inmunitario y así se comporta como si ya estuviera siendo acosado por algún
patógeno que se multiplicara sin freno y produjera grandes daños en los tejidos.
12. TERAPIAS GÉNICAS
• Terapia génica, inserción de un gen o genes en las células para proporcionar un nuevo grupo de
instrucciones a dichas células. La inserción de genes se utiliza para corregir un defecto genético hereditario
que origina una enfermedad, para contrarrestar o corregir los efectos de una mutación genética, o incluso
para programar una función o propiedad totalmente nueva de una célula.
• Los genes están compuestos de moléculas de ácido desoxirribonucleico o ADN (véase Ácidos nucleicos), y
se localizan en los núcleos celulares. Las instrucciones que dirigen el desarrollo de un organismo están
codificadas en los genes. Ciertas enfermedades como la fibrosis quística se deben a un defecto genético
hereditario. Otras están causadas por una codificación errónea de un gen, de modo que las instrucciones
que contiene están desorganizadas o cambiadas. El error en la codificación genética se produce cuando el
ADN de la célula se está duplicando durante el crecimiento y división celular (mutación somática) y es
frecuente cuando una célula se convierte en cancerosa.
• La aplicación de la terapia génica en la clínica se inició el 14 de septiembre de 1990, en el Instituto
Nacional de Salud de Bethesda, Maryland, cuando una niña de cuatro años recibió este tratamiento para
un déficit de adenosin deaminasa (ADA), enfermedad hereditaria del sistema inmunológico que suele ser
mortal. Debido a este defecto genético, la niña padecía infecciones recidivantes que amenazaban su vida.
La terapia génica en esta paciente consistió en el uso de un virus modificado genéticamente para trasmitir
un gen ADA normal a las células de su sistema inmunológico. Después el gen ADA insertado programó las
células para que produjesen la enzima ADA de la que carecía, lo que hizo que dichas células tuviesen una
función inmune normal. Este tratamiento ayudó de forma provisional a la paciente a desarrollar
resistencia frente a las infecciones.
13. • Con el tiempo, la terapia génica puede proporcionar tratamiento eficaz para muchas
enfermedades hoy curables, como la fibrosis quística, la distrofia muscular, y la diabetes
juvenil. Además, la terapia génica también es útil para tratar muchas enfermedades que
no son hereditarias, ya que la inserción genética puede también programar una célula
para realizar una función totalmente nueva. En la actualidad se están estudiando varias
terapias para trastornos de origen no genético. Los investigadores están tratando de
luchar contra el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) mediante la terapia
génica para conseguir que las células sean genéticamente resistentes a la infección que
produce el SIDA. Se están realizando esfuerzos por medio de esta terapia para producir
una vacuna contra el cáncer. En el número de septiembre de 1996 de la revista Nature
Medicine, un estudio presentaba un tratamiento capaz de reducir los tumores cancerosos.
Parece que los tumores de pacientes con cáncer de pulmón se redujeron o detuvieron su
crecimiento cuando los científicos sustituyeron genes defectuosos o ausentes por genes
sanos. El experimento clínico inicial desarrollado por científicos con el MD Anderson
Cancer Center de la Universidad de Texas en Houston, demostró que la corrección de una
sola alteración genética en las células del cáncer de pulmón, puede ser suficiente para
detener o hacer más lenta su progresión. La terapia génica se empleó como
procedimiento para restaurar la función normal de un gen llamado p53 que tiene un
importante papel en el control del crecimiento celular. En el caso del cáncer, se cree que la
transformación de una célula normal en una célula maligna se debe a una serie de
anomalías genéticas. Las células hepáticas se están tratando con esta terapia para ayudar
al organismo a eliminar los excesos de colesterol que pueden conducir al infarto de
miocardio. Con el tiempo, la terapia génica será útil para prevenir y tratar muchas
enfermedades.
