¿Cuál es la utilidad de la tecnología de DNA recombinante?
En la actualidad se cuenta con una serie de técnicas que permiten manipular y estudiar a las moléculas de DNA. Esta tecnología de laboratorio ha permitido avances tan enormes en la comprensión de las propiedades y funcionamiento del material genético.
El ser humano tiene 30,000 genes con sus secuencias relacionadas, además de saber cuál proteína codifica la mayoría de los genes. Estos genes representan menos de 10% del total del genoma, el 90% restante se encuentra representado por secuencias repetitivas dispersas en todo el genoma.
El DNA, después de ser una molécula muy difícil de estudiar con técnicas bioquímicas, ha pasado a ser una de las moléculas más manipulables:
Es posible cortar en segmentos más pequeños y en sitios específicos a la molécula de DNA, esto se logra a través de enzimas conocidas como enzimas de restricción.
Los fragmentos de DNA se pueden separar por medio de electroforesis en geles de acrilamida o de agarosa en los cuales los fragmentos más pequeños recorrerán distancias más largas que los fragmentos más grandes con lo que se formará una serie de bandas con apariencia de escalera que se pueden hacer visibles tiñendo al DNA.
Mediante el uso de moléculas que interrumpen la síntesis de un fragmento de DNA en una base nitrogenada específica, es posible preparar geles electroforéticos que facilitan la lectura de la secuencia de bases nitrogenadas que constituyen a la molécula en estudio. El DNA se puede secuenciar y así, conocer la información que contiene.
Con una secuencia conocida de DNA de una sola cadena, se puede diseñar lo que ahora se conoce como sonda genética marcando al DNA en un extremo con un radioisótopo u otra sustancia que permita su identificación visual. Estas sondas se unirán en sitios específicos del DNA genómico donde exista una secuencia complementaria de la sonda. Este procedimiento ha encontrado su aplicación en las técnicas conocidas como Southern blot que permite la detección de una secuencia específica de DNA y Northern blot para la identificación de secuencias específicas sobre moléculas de RNA.
Fragmentos de DNA conocido se pueden integrar a otro fragmento de DNA aunque estos no sean de la misma especie. Por este procedimiento conocido como clonación, se han preparado plásmidos bacterianos clonados con genes humanos que, al reintegrarse en una bacteria se pueden activar para producir mRNA y de esta forma, la bacteria produzca proteína humana (proceso conocido como ingeniería genética).
Utilizando una DNA polimerasa termoestable in vitro, a partir de una sola molécula de DNA, es posible hacer múltiples copias de la molécula original. Este procedimiento, conocido como reacción en cadena de la polimerasa (PCR) permite amplificar cualquier fragmento de DNA y de esta forma diagnosticar mutaciones específicas en genes específicos.
En el genoma existen fragmentos repetitivos de DNA no génicos, que se heredan en forma mendeliana a la manera de los grupos sanguíneos; son tan específicos de cada persona que cuando se separan en un gel de electroforesis dan origen a una escalera de fragmentos de DNA conocida como huella genética la cual permite hacer de manera exacta la exclusión de paternidad, el reconocimiento de cadáveres o de personas específicas involucradas en actos criminales.
Gracias a la posibilidad de clonar genes entre individuos de la misma especie o de especies distintas, en el caso de pacientes con enfermedades por mutaciones génicas, es posible donar a células enfermas genes sanos, a fin de restituir la función perdida. Este procedimiento se conoce como terapia génica.
La posibilidad de clonar genes entre especies ha permitido también, por un lado, hacer que algunas células específicas produzcan proteínas, como la insulina humana o la hormona del crecimiento, éstas se utilizan para el tratamiento de enfermedades como la diabetes mellitus y ciertos tipos de talla baja.
El diseño de animales, bacterias o plantas transgénicas que permiten estudiar el efecto de un solo gen en organismos que dan información valiosa para el entendimiento de funciones que hasta ahora no son del todo conocidas.
El conocimiento de todas las proteínas codificadas por todos los genes de nuestro genoma, conocida como proteoma, será fundamental en el entendimiento de la función integral de la célula; con la consiguiente comprensión del proceso que conocemos como vida.
Con el DNA de un organismo y amplificando los genes por medio de PCR o multiplicándolos en una bacteria después de haberle clonado un plásmido que posee el segmento clonado, ya sea con DNA genómico o con DNA complementario, se puede preparar una biblioteca de genes perfectamente identificados.
En la actualidad se han desarrollado dispositivos llamados biochips y microarreglos, estos consisten en una placa de vidrio o cuarzo en donde se colocan pequeñas moléculas de DNA con información conocida (sondas genéticas) que permiten ser comparadas con DNA de pacientes donde se buscan mutaciones ya sea de una sola base nitrogenada conocidas como mutaciones de base única o mutaciones más grandes en cualquier gen. Estos dispositivos sirven también para identificar regiones de genomas bacterianos, parasitarios o virales. El DNA problema y un DNA control normal se marcan con fluorocromos que dan luz visible al ser iluminados con luz ultravioleta. Cuando se introducen los DNA marcados en el biochip se unen a los sitios complementarios en el DNA de éste, esta unión se realiza través de competencia por la secuencia de bases nitrogenadas que les sea complementaria. Si se une el DNA normal no existe mutación; por el contrario, si se une el DNA problema, se ha detectado una mutación.
Anatomía del hígado
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