Durant anys, mitjançant el creuament, s’han aconseguit plantes amb una característica desitjada després de moltes generacions. La biotecnologia accelera aquest procés i permet als científics agafar només els gens desitjats d’una planta, aconseguint així els resultats buscats en només una generació. L’enginyeria genètica ens permet fer tot això. En aquest article explicaré en què consisteix i la seva metodologia.
QUÈ ÉS L’ENGINYERIA GENÈTICA?
L’enginyeria genètica és una branca de la biotecnologia que consisteix a modificar les característiques hereditàries d’un organisme mitjançant l’alteració del seu material genètic. Habitualment s’utilitza per aconseguir que determinats microorganismes, com ara bacteris o virus, augmentin la síntesi de compostos, formin compostos nous o s’adaptin a medis diferents. És una eina més segura i més eficient pel millorament d’espècies que els mètodes tradicionals (creuaments), ja que elimina gran part de l’aleatorietat i l’atzar. D’altra banda, la biotecnologia moderna també esdevé una nova tecnologia, en disposar de la facultat de modificar els atributs dels organismes vius mitjançant la introducció de material genètic preparat in vitro.
Es podria definir com el conjunt de metodologies que permeten transferir gens d’un organisme a un altre i expressar-los (produir proteïnes per a les quals aquests gens codifiquen) en organismes diferents al d’origen. L’ADN que combina fragments d’organismes diferents s’anomena ADN recombinant. En conseqüència, les tècniques que utilitza l’enginyeria genètica es denominen tècniques d’ADN recombinant.
A dia d’avui hi ha molts més organismes vegetals modificats genèticament que no pas animals. Per aquesta raó explicaré l’enginyeria genètica basant-me en plantes.
ENGINYERIA GENÈTICA vs. MÈTODES TRADICIONALS
Aquesta metodologia té tres avantatges fonamentals respecte de les tècniques convencionals de millora genètica basades en la hibridació:
- Els gens que s’han d’incorporar poden venir de qualsevol espècie, emparentada o no (per exemple un gen d’una bactèria es pot incorporar al genoma de la soja).
- A la planta millorada genèticament s’hi pot introduir un únic gen nou preservant la resta dels gens de la planta original a la seva descendència.
- Aquest procés de modificació endarrereix molt menys els terminis que no pas la millora per encreuament.
D’aquesta forma es poden modificar propietats de les plantes de manera més àmplia, més precisa i més ràpida.
Amb el creuament tradicional es genera un híbrid que combina a l’atzar gens d’ambdós organismes parentals, entre ells el gen d’interès que codifica pel tret desitjat. Amb les tècniques de la biotecnologia es passen un o alguns gens, que codifiquen una característica específica coneguda. La nova planta està integrada amb tots els gens originals de la planta i un gen introduït de manera precisa i dirigida (Figura 1).
METODOLOGIA DE L’ENGINYERIA GENÈTICA
L’obtenció d’un organisme transgènic a través de tècniques d’enginyeria genètica implica la participació d’un organisme que dóna el gen d’interès i un organisme receptor del gen que expressarà la nova característica desitjada. Les etapes i tècniques del procés són les següents:
0/ DECIDIR L’OBJECTIU: REALITZAR UN KNOCK-IN O UN KNOCK-OUT
Tècnica KNOCK-OUT:
El bloqueig de gens o knock-out és la tècnica que consisteix en suprimir l’expressió d’un gen, substituint-lo per una versió mutada de si mateix, sent aquesta còpia no funcional. Aquesta tècnica permet fer que un gen deixi d’expressar-se.
Tècnica KNOCK-IN:
La tècnica del knock-in és el procés oposat al del knock-out. Es reemplaça un gen per una versió modificada de si mateix, el qual produeix una variació en la funció resultant d’aquest.
En l’àmbit de la medicina, el knock-in de gens s’ha aplicat com estratègia per substituir o mutar els gens que causen malalties com la Corea de Huntington, per tal d’ajudar a crear una teràpia exitosa.
1/ CORROBORAR QUE EXISTEIX UN GEN QUE CODIFICA PER LA CARACTERÍSTICA D’INTERÈS
Primer s’ha de comprovar que la característica que interessa prové d’un gen, ja que així serà més fàcil transferir-la a un organisme que no la té.
2/ CLONAR EL GEN D’INTERÈS
És un procés complex, però a trets generals, els passos que es segueixen són els següents:
- Extreure ADN
- Buscar un gen entre tots els gens d’aquest ADN
- Seqüenciar-lo
- Construir un vector recombinant
L’ADN d’interès s’insereix en un plàsmid, una molècula d’ADN circular amb replicació autònoma. Els més utilitzats són els plàsmids d’origen bacterià (Vídeo 1).
Vídeo 1. “Clonación plásmido traducido”. Explicació de la utilització de plàsmids en el procés de clonació com a vector (Font: YouTube)
El desenvolupament d’aquestes tècniques va ser possible gràcies a la descoberta dels enzims de restricció. Aquests enzims reconeixen seqüències específiques, de poques bases, i tallen l’ADN per aquest punt. Els extrems generats es poden segellar amb l’enzim lligasa i així obtenir una molècula d’ADN nova, anomenada recombinant (Figura 2).
3/ CARACTERITZAR EL GEN D’INTERÈS
Coneixent la seqüència del gen es pot comparar aquesta seqüència amb la de gens ja coneguts a través de la bioinformàtica, per tal de determinar a quin gen s’assembla i assignar-li una possible funció. Després d’haver predit la funció del gen clonat es confirma la funció in vivo, normalment transferint-lo a un organisme model.
4/ MODIFICAR EL GEN D’INTERÈS
Si es desitja es pot agregar (promotor, introns…) o mutar seqüències dins de la regió codificant perquè es pugui expressar en el sistema d’interès.
5/ TRANSFORMACIÓ D’UN ORGANISME AMB EL GEN D’INTERÈS
Un cop acabada la construcció genètica amb el gen i el promotor desitjat, s’insereix l’ADN recombinant a les cèl·lules de l’individu que es vol modificar.
6/ CARACTERITZACIÓ DE L’OGM
Un cop obtingut l’OGM (Organisme Genèticament Modificat) s’analitza des del punt de vista molecular i biològic. En l’anàlisi molecular cal demostrar, entre altres, si té una (o més) còpies del transgen o com i a quins teixits s’expressa el gen. En l’anàlisi biològic es mira si compleix l’objectiu pel qual s’ha dissenyat.
REFERÈNCIES
- Por qué biotecnología
- Cultivos transgénicos: Introducción y Guía a Recursos
- Agricultura Transgénica
- Foto portada: FarmacoSalud
All you need is Biology 