INGENIERIA GENÉTICA

1. INGENIERIA GENÉTICA

2. TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA La ingeniería genética es una rama moderna de la biotecnología. Consiste en el uso de diversas técnicas para manipular el ADN de los organismos, básicamente mediante la transferencia de ADN de unos organismos a otros. El objetivo de la ingeniería es, en algunas ocasiones, la clonación. Este término significa obtención de copias idénticas, lo que equivale a la reproducción asexual. Pero también se pueden clonar genes. Esto significa obtener, por diversos métodos, múltiples copias de dicho gen. . La ingeniería genética también se conoce como la técnica del ADN recombinante. Un ADN recombinante es un ADN obtenido en el laboratorio que incluye fragmentos de distintas procedencias. Estas técnicas comienzan por la obtención del fragmento de ADN que interesa. A continuación, se inserta en otro fragmento de ADN, que suele ser un plásmido bacteriano. Más tarde, este ADN recombinante se introduce en el organismo receptor. Este organismo que contiene ADN de otro ser vivo diferente, se denomina transgénico, y suele ser una bacteria, pero también puede ser una célula de levadura, una planta o un animal.

3. Técnicas de ingeniería genética: Enzimas de restricción. Vectores de clonación Tecnología del ADN complementario Vectores de clonación para eucariotas Reacción en cadena de la polimerasa.

4. Ejemplos de técnicas utilizadas son las siguientes: • 1.Enzimas de restricción: Los enzimas o endonucleasas de restricción son un grupo de varias enzimas propias de diversas especies de bacterias. Su función es realizar cortes en el ADN en puntos concretos y así separar los puntos que interesan. Siempre cortan el ADN de la misma manera obteniendo secuencias reducidas de ADN, que se leen igual en una de las hebras que en la otra y por eso se denominan palindrómicas. • 2.Vectores de clonación: Son los medios biológicos que se emplean para introducir material genético en una célula. Para introducir material genético en las células bacterianas se emplean: plásmidos, virus bacteriófagos o fagos y cósmidos (plásmidos a los que se les ha unido un fragmento del ADN del fago lambda..

5. Resistencia a la ampicilina Cla I EcoR I Hind III BamH I Pts I Sal I Origen de la replicación de ADN Resistencia a la tetraciclina LOS PLÁSMIDOS BACTERIANOS VECTORES DE GENES VENTAJAS DE LOS PLÁSMIDOS COMO VECTORES DE CLONACIÓN ESTRUCTURA DEL PLÁSMIDO pBR332 1 Mayor estabilidad del ADN circular cuando se aisla. 2 Facilidad de aislamiento y manipulación por su pequeño tamaño. Zonas de corte para enzimas de restricción 3 Presencia de un origen de replicación independiente, fuera del control del cromosoma. 4 La existencia en una célula de varias copias haciendo posible la amplificación del ADN. 5 Fácil detección y selección de clones por la presencia de marcadores específicos (genes de resistencia a antibióticos).

6. Los plásmidos son pequeñas moléculas de DNA circular existentes en algunas bacterias y que pueden replicarse incluso conteniendo en su interior genes ajenos que se han insertado. Debido a ello son excelentes vectores de genes entre especies.

7. Plásmido OBTENCIÓN DEL ADN RECOMBINANTE Fragmento de ADN que se quiere recombinar o clonar en otra célula Tratamiento del ADN con enzima de restricción Formación con ADN ligasa de una molécula de ADN recombinante Aislamiento y corte del plásmido con la misma enzima de restricción Selección del clon deseado y producción de células Replicación Introducción en la célula huésped

8. 3.Tecnología del ADN complementario: • Uno de los objetivos de la ingeniería genética es introducir en las bacterias genes de interés. Luego, esas bacterias se pueden cultivar en grandes cantidades y hacer que fabriquen la proteína que interesa. • Buena parte de las proteínas que mas interesa obtener son producidas por células eucariotas , como por ejemplo , la insulina. La producción de estas proteínas plantea problemas , pues los genes eucariotas contienen intrones y las bacterias carecen de las enzimas para eliminarlos. Para resolver el problema , en primer lugar se aísla el ARN mensajero maduro de la proteína que interesa, a continuación se obtiene su ADN complementario. Empleando la enzima transcriptasa inversa que produce ADN a partir de una hebra de ARN, de este modo se obtiene el ADN sin intrones. El ADN complementario se introduce en el vector.

9. ARNm Cola poli-A en ARNm de eucariotas Iniciador oligo-T Horquilla ADN BICATENÁRICO OBTENCIÓN DE UN GEN A PARTIR DE ARNm 5’ El gen se aisla a partir de su ARNm sin intrones 3’ Transcriptasa inversa para obtener el ADN complementario Una vez obtenido el ADN bicatenario se inserta en un vector. Eliminación de ARN ADN polimerasa Nucleasa específica para ADN monocatenario

10. 4.Vectores de clonación para eucariotas: En algunas ocasiones, es preciso introducir genes en células eucariotas. En ese caso, se deben emplear otros sistemas diferentes a los empleados para los procariotas. • Por ejemplo para introducir genes en células animales se pueden emplear retrovirus modificados o plásmidos de levaduras, existe un plásmido Ti en una bacteria que puede introducirse en las células vegetales e insertarse en un cromosoma. • Existen tres técnicas que permiten introducir genes en células eucariotas sin vector: • Electroporación: las células toman ADN exógeno al estar sujetas a una exposición breve a electricidad de alto voltaje. Presumiblemente, este campo eléctrico crea unos microporos transitorios en la membrana celular que permiten la entrada de ADN exógeno. • Transferencia mediante liposomas: Es una técnica en la que el ADN foráneo es encapsulado en unas vesículas de membrana artificial, llamadas liposomas. Los lipososomas se usan para llevar su ADN a las células diana. • Transferencia “biolística”: la última novedad es el desarrollo de técnicas para introducir el ADN foráneo en mitocondrias y cloroplastos, donde resulta difícil el proceso, dado que tienen doble membrana, El proceso se denomina biolística, técnica en la que el ADN recombinante se suministra en forma de cubierta de microproyectiles de tungsteno que son literalmente disparadas contra estos orgánulos.

12. 5.Reacción en cadena de la polimerasa:También conocida como PCR (del inglés, polymerasechainreaction) se emplea para conseguir una gran cantidad de ADN a partir de cantidades minúsculas. Es decir, sirve para clonar fragmentos de ADN.

13. APLICACIONES DE LA INGENIERIA GENÉTICA Hay en los humanos numerosas enfermedades de carácter hereditario o relacionadas con alteraciones genéticas. En la mayoría de los casos no se han identificado los genes responsables. En unos pocos casos estos se conocen. En muy pocos se dispone del mecanismo para incorporar el gen correcto a las células del individuo afectado. • 1.PRODUCCIÓN DE PROTEÍNAS TERAPÉUTICAS • Algunas enfermedades tienen su origen en la carencia de una proteína. Mediante técnicas de ingeniería genética se ha conseguido insertar en bacterias los genes que codifican esas proteínas. Luego, se pueden inyectar a los pacientes las proteínas producidas de ese modo, a fin de tratar su enfermedad. Algunas proteínas humanas conseguidas por ingeniería genética son: Insulina, Hormonadel Crecimiento, Interferón y Factor VIII de la coagulación. • Insulina: hormona encargada de estimular la entrada de glucosa en las células, cada péptido se produce en una cepa de bacterias diferente y luego se unen para formar la insulina completa. • Hormona del crecimiento: proteína formada por 191 aa. Se utiliza para tratar algunos casos de enanismo. • Interferón: proteína producida por el sistema inmunitario y que resulta útil para el tratamiento de algunas infecciones víricas y de algunos tipos de cáncer. • Factor VIII de la coagulación: la hemofilia es una enfermedad debida a la ausencia de alguna de las proteínas que intervienen en la coagulación sanguínea. El 80% de las veces es debida a la ausencia de una proteína que es el factor VIII. mediante ingeniería genética se obtiene esta proteína al introducir el gen responsable en una bacteria..

14. Ej. bacterias que producen insulina humana. La insulina es la molécula encargada de regular el nivel de glucosa en sangre. Tiene 2 cadenas de aminoácidos (el péptido A y el B). Una vez aisladas las dos secuencias de nucleótidos, se introdujeron por separado, mediante plásmidos (moléculas de ADN extracromosómico circular o lineal, se replican y transcriben independientes del ADN cromosómico; presentes normalmente en bacterias, y en algunas ocasiones en organismos eucariotas como las levaduras), en dos estirpes diferentes de bacterias, detrás del operónlac. Éstas proporcionaron en muy poco tiempo muchas bacterias portadoras de esos genes. Al añadir lactosa al medio, estas bacterias empiezan a sintetizar los péptidos A o B, respectivamente. Luego se retiran, se purifican y se activan los grupos –SH para que se unan los dos péptidos y se forme la insulina humana madura. Como el metabolismo bacteriano es muy elevado, esta vía de obtención resulta muy rentable. Además se trata de insulina humana en lugar de porcina, que es la que había antes en el mercado para los enfermos de diabetes.

15. ESTRUCTURA, EN EL MODELO DE “CINTAS”, DE LAS DOS CADENAS POLIPEPTÍDICAS DE LA INSULINA

16. BACTERIA FABRICANDO INSULINA HUMANA

17. Proteína de fusión con subunidad A del gen de la insulina Subunidad A del gen de la insulina Extracción de las proteínas de fusión Transformación en E. coli Separación de los polipéptidos A y B Promotor Promotor Formación de insulina activa Proteína de fusión con subunidad B del gen de la insulina Subunidad B del gen de la insulina PRODUCCIÓN DE INSULINA HUMANA La forma activa de la insulina consta de dos polipéptidos (A y B), que están codificados por partes separadas. Estos se pueden obtener en cultivos bacterianos separados.

18. 2.PRODUCCIÓN DE ENZIMAS En la industria se emplea un gran número de enzimas, sobre todo en la industria alimentaria y en la producción de detergentes. Muchas de estas enzimas se extraen directamente de m. que las producen de modo natural, pero actualmente con las técnicas de i.g. se obtienen enzimas modificadas y mejoradas. • 3.PRODUCCIÓN DE VACUNAS La ventaja de este tipo de vacunas es que no hay que inyectar agentes patógenos debilitados o muertos, sino solo sus proteínas. De este modo las vacunas son más seguras y tienen menos efectos adversos.

19. 4. TERAPIA GÉNICA Introducción de genes en seres humanos con el fin de corregir alguna enfermedad de origen genético. En este caso, se pretende restaurar la función de un gen defectuoso y lograr una curación definitiva. A nivel teórico podemos distinguir dos tipos de terapias génicas: • Terapia de células germinales: Se introduce el gen en células de la línea germinal, es decir, en los gametos o sus precursores o en un cigoto. • Terapia de células somáticas: Se introduce el gen en un grupo más o menos amplio de células somáticas. De este modo la corrección no pasa a la descendencia.

20. Entre las enfermedades genéticas humanas en las que se ha trabajado con ingeniería genética están: • Las talasemias: son un grupo de enfermedades relacionadas con la presencia de Hb diferentes de las normales y dan lugar a anemias más o menos graves. • El tratamiento mediante ingeniería genética consiste en retirar células de la médula ósea del enfermo mediante una punción en los huesos de la cadera e introducir en ella el gen correcto mediante un virus y volverlas al torrente sanguíneo para que se implanten de nuevo en la médula ósea. La selección de células productoras de Hb entre todos los tipos de células de la médula ósea es una tarea muy difícil, que los genes introducidos se expresan muy poco y las alteraciones en su manifestación son muy peligrosas. • Carencia de la enzima adenosindesaminasa (ADA): esta enfermedad implica un fallo en los linfocitos y las personas que la padecen no tienen defensas, se las conoce como “ niños burbuja” el tratamiento por ingeniería genética es similar a la de la talasemia.

21. INGENIERÍA GENÉTICA Y LA PRODUCCIÓN AGRÍCOLA Y ANIMAL Llamamos organismos transgénicos a aquellos que se desarrollan a partir de una célula en la que se han introducido genes extraños. El objetivo es obtener características “útiles” de otros organismos. Estas características pueden ser muy variadas. Fue una técnica difícil por la impermeabilidad de las membranas de las células eucariotas animales y por la pared celulósica de las vegetales, aunque cada vez hay mejores técnicas para resolver estos problemas. Se usa: Microinyección (introducción de ADN mediante microjeringa y micromanipulador).

22. En plantas: • Uso de pistolas con microbalas de metal recubiertas de ADN. • Uso como vector del plásmido Ti Agrobacteriumtumefaciens.

23. TÉCNICA DE OBTENCIÓN DE PLANTAS TRANSGÉNICAS

24. Mediante la ingeniería genética en plantas se persiguen varios objetivos: • Obtener plantas resistentes a herbicidas • Conseguir plantas resistentes a los insectos • Mejorar la resistencia a cambios ambientales • Modificar características de las plantas • Mejora las características nutritivas del producto. • Veremos algunos ejemplos a continuación:

25. PLANTAS TRANSGÉNICAS

26. Tomates transgénicosmayor contenido en betacaroteno , retraso en la maduración que mejora el sabor y su transporte. También se han obtenido tomates que crecen en suelos salinos

27. Arroz transgénico dorado: se le añade un gen precursor del β caroteno que produce vitamina A.

28. Mazorcas de maiz transgénico (maíz Bt).Contiene un gen de una bacteria de suelo, el bacilo thuringiensisque produce un insecticida que rechaza el destructivo “insecto perforador del grano”

29. Tabaco transgénico carente de nicotina y sin perder su sabor. Anteriormente perdía sabor cuando se trataba para reducir sus niveles de nicotina.

30. Café y Té transgénicos que producen café descafeinado y té sin teína con todo su sabor, sin recurrir a solventes orgánicos que pueden quedar como residuo en los cafés descafeinados tradicionales que además quitan sabor al café.

31. UTILIDAD DE LAS PLANTAS TRANSGÉNICAS SOJA resistente a herbicidas.

32. Otro de los campos en los que se está trabajando es la inserción de genes “nif” en el genoma de plantas superiores para que estas puedan fijar el N2 atmosférico y no dependan de la cantidad de nitratos y nitritos del suelo.

33. En animales: • Las principales aplicaciones de las técnicas de ingeniería genética a la mejora de la producción animal se ha desarrollado en peces, lo que se debe a que la fecundación es externa y esto permite la introducción de genes en el cigoto, mediante microinyección o aplicando un campo eléctrico que aumenta la permeabilidad de la membrana plasmática a las moléculas de ADN. • Con estas técnicas se han conseguido algunas variedades transgénicas de peces: • Carpasque crecen más rápidamente, el crecimiento se ha incrementado entre un 20 y un 40% y se debe al gen de la hormona de crecimiento de la trucha arco iris. Este gen se ha unido a un promotor sensible a los metales pesados y se expresa el gen cuando se añade cinc a su dieta. • Salmonesque resisten mejor las bajas temperaturas. Estos peces tienen insertado un gen procedente de una especie de platija que vive en el Ártico. Este gen produce una proteína que se una a los cristales de hielo que se forman en la sangre e impide su crecimiento con lo cual se evita la congelación del medio interno que produciría la muerte del pez.

34. En el laboratorio se han conseguido algunos avances con mamíferos, por ejemplo en ratones carentes de la hormona del crecimiento, debido a la existencia de una mutación en el gen correspondiente, se ha introducido el gen procedente de una rata mediante microinyección en cigotos homocigóticos. El resultado ha sido la obtención de ratones transgénicos con una cantidad de hormona de crecimiento superior a la de ratones normales, lo que origina individuos con el triple de peso y tamaño.

35. Otro objetivo que se esta investigando es lograr que las vacas u otros animales produzcan con la leche ciertas proteínas de interés. Actualmente se ha aprobado el uso de algunos medicamentos obtenidos por este método. Por ejemplo la enzima α-1- antitripsinasa, que se emplea en el tratamiento del enfisema se obtiene de la leche de ovejas transgénicas.

36. ANIMALES TRANSGÉNICOS Ovejas transgénicas con el gen humano productor de la proteína alfa-1-antitripsina, cuya falta en los seres humanos produce enfisemas. La proteína aparece en la leche del adulto y se extrae para su uso clínico.

37. CLONACIÓN DE SERES VIVOS. • La clonación de seres vivos es la obtención de organismos genéticamente idénticos originados por reproducción asexual a partir de una única célula u organismo o por escisión artificial de estados embrionarios tempranos. • En animales puede realizarse una clonación reproductiva que persigue conseguir animales genéticamente iguales a otro, a partir de una célula adulta. La clonación reproductiva mediante transferencia nuclear es el método más utilizado.

39. CLONACIÓN DE UN ADULTO POR INSERCIÓN NUCLEAR El profesor IanWilmut que creó a “Dolly”en 1996, la primera oveja del mundo clonada a partir de una célula diferenciada de la ubre de un adulto y llevada a cabo en el RoslinInstitute de Edinburgh, Escocia. Dollymuríó en el 2003.

40. CLONACIÓN DE UN ADULTO POR INSERCIÓN NUCLEAR Dolly con su madre nodriza. Dolly es el primer mamífero reproducido (feb 1997) a partir de una célula diferenciada de glándula mamaria de un adulto. Derecha, Bonnie, hijode Dolly producto de una gestación normal.

41. Clonación terapéutica: Se basaría en utilizar células del individuo enfermo y clonarlas en el laboratorio para obtener células sanas y sin problemas de rechazo. Las células madre son aquellas que cuando se dividen generan una célula igual a si misma y otra diferente más especializada. Las células madre se dividen en embrionarias y adultas dependiendo de su origen y su grado de especialización. La célula madre por excelencia es el cigoto, que se forma cuando el óvulo es fecundado por el espermatozoide. El cigoto es totipotente capaz de dar lugar a todas las células del feto y la parte embrionaria de la placenta. Hay células madre pluripotentes, no pueden producir un individuo completo, pero pueden dar lugar a las estirpes celulares que derivan del ectodermo, mesodermo, endodermo. Las células madre embrionarias presentan problemas para utilizarlas en la terapia génica, debido a la destrucción de embriones.

42. También existen células madre adultas multipotentes, capaces de diferenciarse en células de otros tejidos , dependiendo de las condiciones en las que se cultivan en el laboratorio. Por ejemplo las células de la médula ósea, se pueden diferenciar en todas las células sanguíneas y en otros tipos celulares , como células musculares, vasculares, del hígado. • Las células madre adultas presentan las siguientes características: • Son fáciles de conseguir a partir de una simple punción • No presentan problemas de histocompatibilidad si se extraen del propio enfermo al que se va a tratar. • No originan tumores, ya que su tasa de proliferación es menor que la de las células madre embrionarias.

43. TTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGCTATTATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTCTAGCCTTACCTTAACCTACTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGCTATATTAGCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGCTATATTAGCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGCTATATTAGCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGCTATATTAGCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGCTATATTAGCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGCTATATTAGCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGCTATATTAGCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATCCTGAAGGCTTGGCCAGCTATTTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGCTATTATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTCTAGCCTTACCTTAACCTACTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGCTATATTAGCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGCTATATTAGCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGAGGCCAGCTATATTAGCCTATATATCCTAGGCGCATTAGCTAGCTAGCCTTACCTTAACCTAAACCTAGGCCTAGCCTACGGCTGCTAGCTGACTGAAGGCTTGGCCAGC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GENOMA HUMANO: 3.500.000.000 PARES DE BASES POR CÉLULA

44. PROYECTO GENOMA HUMANO ¿QUÉ ES EL PROYECTO GENOMA HUMANO? En la década de 1980, y gracias a los avances de la ingeniería genética, científicos de todo el mundo decidieron secuenciar el genoma humano; se trataba de uno de los mayores proyectos de investigación emprendidos hasta entonces. Tras años de controversia sobre la viabilidad del proyecto, en 1988, el Congreso de los Estados Unidos autorizó el dinero para su financiación, y puso al frente del mismo a James D. Watson, codescubridor de la doble hélice de ADN. En 1990 se creó un consorcio público con la colaboración de distintos países, como el Reino Unido, Francia, Alemania, China y Japón, con el fin de desarrollarlo: había nacido el Proyecto Genoma Humano (PGH). El proyecto original fue planificado para durar 15 años, pero los rápidos avances de la tecnología hicieron que fuera completado en el 2003. GENOMA HUMANO: 3.500.000.000 PARES DE BASES POR CÉLULA

45. OBJETIVOS DEL PROYECTO El principal objetivo del PGH era secuenciar el genoma humano para, de esta manera, poder elaborar mapas que permitieran saber cuántos genes son los codificadores de proteínas. • Situar genes y marcadores moleculares en mapas genéticos. Indican la posición relativa de los diferentes genes. • Caracterizar y localizar físicamente –unos con respecto de otros- fragmentos de ADN clonados, para crear así mapas físicos de cada cromosoma, ver la secuencia de nucleótidos en la molécula de ADN que constituye el cromosoma. • Secuenciar los pequeños fragmentos en los que se ha cortado el ADN para luego ensamblarlos y obtener la secuencia genómica completa para así generar un mapa completo de secuencias de cada cromosoma.

47. De manera simultánea, el PGH contemplaba la secuenciación de los genomas de otros organismos más sencillos como el de la bacteria Escherichiacoli, el de la levadura Saccharomycescerevisiae, el del gusano Caenorhabditiselegans y el del ratón (Mus musculus). Al poco de iniciarse el proyecto, uno de sus fundadores, Craig Venter, solicitó la patente de uno de los genes que había secuenciado; esto provocó problemas, que condujeron al cambio en la dirección del Proyecto, a la salida de Venter del consorcio público y a la fundación de una compañía privada –CeleraGenomics- que, en 1999, inició la secuenciación del genoma humano utilizando un método diferente con ayuda de potentes ordenadores. El 26 de junio de 2000, Craig Venter (director de CeleraGenomics) y Francis Collins (director del consorcio público) dieron a conocer las dos versiones del borrador del genoma humano, que en febrero de 2001 fueron publicadas por dos prestigiosas revistas científicas. El 14 de abril de 2003, coincidiendo con la celebración del 50 aniversario del descubrimiento de la estructura del ADN, se anuncia que el ambicioso Proyecto Genoma Humano ha concluido, y que la secuencia del genoma humano ha sido descifrada completamente. Estudiar el genoma humano es un camino para estudiar detalles fundamentales sobre nosotros mismos. Por supuesto, las personas no son idénticas, y las secuencias de ADN se diferencian sutilmente entre los individuos. Actualmente, una serie de proyectos están buscando variaciones de secuencias encontradas en poblaciones humanas. La secuencia representada es una composición de varias personas que donaron muestras de sangre. Al principio, cerca de 100 personas se ofrecieron para dar una muestra de su sangre. Cada persona proporcionó su consentimiento informado, afirmando que ellos estuvieron de acuerdo al estudio de su ADN. Ningunos nombres fueron conectados a las muestras de sangre y en última instancia los científicos usaron sólo algunos de ellos. Estas medidas aseguraron que las secuencias de ADN permanecieron anónimas; los donantes no sabían si sus muestras en realidad fueron usadas o no.

48. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL GENOMA HUMANO El ser humano posee de 20.000 a 25.000 genes codificadores de proteínas, cantidad mucho menor de la esperada. Más del 40% de los genes no tienen función conocida. Los seres humanos son idénticos en un 99,9%, y nos diferenciamos en apenas unos tres millones de nucleótidos de los más de 3000 millones que componen el genoma. Al ADN no codificante, que es la mayor parte del genoma, se le denomina ADN basura porque se creyó que no tenía función alguna; estudios recientes creen que regula la expresión diferencial de los genes. En septiembre de 2008, investigadores de la universidad de Yale afirmaron haber descubierto una secuencia de ADN basura, responsable de que los humanos hayan desarrollado la capacidad de agarrar o manipular objetos o herramientas.

49. APLICACIONES DEL PROYECTO GENOMA HUMANO Los investigadores médicos no esperaron para usar datos del Proyecto Genoma Humano. Cuando comenzó el proyecto en 1990, menos de 100 genes de enfermedad humanos habían sido identificados. En el final del proyecto en 2003, el número de genes de enfermedad identificados se había elevado a más de 1,400. Algunas aplicaciones de este Proyecto son: • El logro de encontrar una cura para enfermedades aún incurables como el SIDA, el cáncer, la hepatitis B, etc., a través de la individualización y temprana detección de las causas de éstos y otros males. • La detección prácticamente inmediata de enfermedades genéticas. • La posibilidad de determinación de la mayor o menor predisposición de una persona a contraer, por ejemplo, diabetes o ciertos tipos de cáncer. • Contribuye a facilitar la determinación de paternidades y a desentrañar la identidad de las víctimas de distintos crímenes. • Permitirá desarrollar diversas alternativas para el tratamiento de enfermedades graves teniendo en cuenta las características particulares de cada paciente con miras a lograr su curación, con especial interés en lo que respecta, por ejemplo, a las de origen hereditario que, en la actualidad, no poseen terapias adecuadas. • El conocimiento de la raíz genética de las enfermedades hereditarias aportará una herramienta útil para determinar el efecto de los medicamentos y de distintos tratamientos como por ejemplo la quimioterapia, que no producen el mismo efecto en todos los individuos debido, en gran medida, a condicionamientos de origen genético.

50. Ya se han identificado genes asociados con algunas enfermedades hereditarias, como la distrofia muscular, la fibrosis quística y la enfermedad de Huntington. • Cabe la posibilidad de que, ante el descubrimiento de genes enfermos en embriones y medianteterapias génicas , se logre el nacimiento de bebés libres de tales enfermedades. • Ante la detección de genes enfermos en personas adultas, puede ser también posible su reemplazo por genes sanos evitando así directamente las enfermedades antes de que se desencadenen. • El conocimiento de la identidad genética permitirá, en lo concerniente a la vida privada, establecer donde se debe vivir, que se debe consumir, a que enfermedades se es propenso, etc. Podrán saberse características de las personas tales como el nivel de inteligencia o la propensión a la calvicie ya que todas vienen grabadas de alguna manera en el código genético. • Asimismo, hay quienes sostienen que con la publicación detallada del mapa del Genoma Humano la expectativa de vida de los individuos podría aumentar, (especialmente en el caso de los países desarrollados), más de diez años, es decir, hasta los noventa años de edad