Biotecnolog??a

Insulina cristales

La biotecnolog??a es la tecnolog??a basada en la biolog??a , especialmente cuando se utiliza en la agricultura , ciencia de los alimentos y la medicina . La Naciones Unidas Convenio sobre la Diversidad Biol??gica define la biotecnolog??a como:

Cualquier aplicaci??n tecnol??gica que utilice sistemas biol??gicos y organismos vivos o sus derivados para la creaci??n o modificaci??n de productos o procesos para usos espec??ficos.

La biotecnolog??a se utiliza a menudo para referirse a tecnolog??a de la ingenier??a gen??tica del siglo 21, sin embargo, el t??rmino abarca una gama y la historia de los procedimientos para la modificaci??n de los organismos biol??gicos de acuerdo con las necesidades de la humanidad en general, que se remonta a las modificaciones iniciales de plantas nativas en una mejora de los cultivos de alimentos a trav??s de y la selecci??n artificial hibridaci??n. Bioingenier??a es la ciencia sobre la que se basan todas las aplicaciones biotecnol??gicas. Con el desarrollo de nuevos enfoques y t??cnicas modernas, industrias biotecnol??gicas tradicionales tambi??n est??n adquiriendo nuevos horizontes que les permitan mejorar la calidad de sus productos y aumentar la productividad de sus sistemas.

Antes de 1971, el plazo, la biotecnolog??a, se utiliza sobre todo en la procesamiento de alimentos y la agricultura industrias. Desde la d??cada de 1970, comenz?? a ser utilizado por el establecimiento cient??fico occidental para referirse a las t??cnicas basadas en el laboratorio se est??n desarrollando en la investigaci??n biol??gica, como ADN recombinante o procesos basados en el cultivo de tejidos, o transferencia horizontal de genes en plantas vivas, usando vectores tales como el Bacteria Agrobacterium para la transferencia de ADN en un organismo hu??sped. De hecho, el t??rmino se debe utilizar en un sentido mucho m??s amplio para describir toda la gama de m??todos, tanto antiguos como modernos, que se utiliza para manipular materiales org??nicos para alcanzar las demandas de producci??n de alimentos. As?? que el t??rmino podr??a definirse como "La aplicaci??n de los conocimientos ind??genas y / o cient??fica a la gesti??n de (parte de) los microorganismos, o de las c??lulas y los tejidos de los organismos superiores, por lo que estos suministran bienes y servicios de uso para la industria alimentaria y sus consumidores.

Biotecnolog??a combina disciplinas como la gen??tica , biolog??a molecular, bioqu??mica , embriolog??a y biolog??a celular, que a su vez est??n vinculados a las disciplinas pr??cticas como ingenier??a qu??mica, tecnolog??a de la informaci??n, y rob??tica. Patho-biotecnolog??a describe la explotaci??n de los agentes pat??genos o compuestos derivados de pat??genos para el efecto beneficioso.

Historia

Brewing era una aplicaci??n temprana de la biotecnolog??a

El uso m??s pr??ctico de la biotecnolog??a, que todav??a est?? presente en la actualidad, es el cultivo de plantas para producir alimento adecuado para los seres humanos. La agricultura se ha teorizado que se han convertido en la forma dominante de la producci??n de alimentos ya la Revoluci??n Neol??tica. Los procesos y los m??todos de la agricultura han sido refinados por otras ciencias mec??nicas y biol??gicas desde su creaci??n. A trav??s de la biotecnolog??a temprana, los agricultores fueron capaces de seleccionar los cultivos m??s adecuados y de m??s alto rendimiento para producir alimentos suficientes para sostener a una poblaci??n en crecimiento. Se requieren otros usos de la biotecnolog??a como cultivos y campos se volvieron cada vez m??s grandes y dif??ciles de mantener. Organismos espec??ficos y organismo subproductos se utilizaron para fertilizar, restaurar el nitr??geno , y controlar las plagas. A trav??s de la utilizaci??n de la agricultura agricultores han alterado inadvertidamente la gen??tica de sus cultivos a trav??s de la introducci??n a nuevos entornos y les cr??a con otras plantas - una de las primeras formas de la biotecnolog??a. Culturas como las de Mesopotamia , Egipto y Pakist??n desarrollaron el proceso de la elaboraci??n de cerveza. Todav??a se hace por el mismo m??todo b??sico de la utilizaci??n de granos malteados (que contiene enzimas) para convertir el almid??n a partir de granos en az??car y luego la adici??n de levaduras espec??ficos para producir cerveza. En este proceso los carbohidratos en los granos se dividen en alcoholes como el etanol. Antiguos indios tambi??n usaban los jugos de la planta Ephedra Vulgaris y usado para llamar Soma. Otras culturas posteriores produjeron el proceso de La fermentaci??n del ??cido l??ctico que permiti?? la fermentaci??n y la preservaci??n de otras formas de alimentos. La fermentaci??n se utiliz?? tambi??n en este per??odo de tiempo para producir pan fermentado. Aunque el proceso de fermentaci??n no se entend??a del todo hasta Louis Pasteur trabajo 's en 1857, sigue siendo el primer uso de la biotecnolog??a para convertir una fuente de alimento en otra forma.

Las combinaciones de plantas y otros organismos se utilizaron como medicamentos en muchas civilizaciones tempranas. Desde ya en el a??o 200 aC, la gente comenz?? a usar cantidades discapacitados o minutos de agentes infecciosos para inmunizarse contra las infecciones. Estos y otros procesos se han refinado en la medicina moderna y han llevado a muchos desarrollos tales como antibi??ticos , vacunas y otros m??todos de lucha contra la enfermedad.

A principios del siglo XX, los cient??ficos obtuvieron una mayor comprensi??n de microbiolog??a y formas exploradas de la fabricaci??n de productos espec??ficos. En 1917, Chaim Weizmann utiliza primero un cultivo microbiol??gico pura en un proceso industrial, que de la fabricaci??n almid??n de ma??z usando Clostridium acetobutylicum para producir acetona , que el Reino Unido necesita desesperadamente para fabricar explosivos durante la Primera Guerra Mundial .

El campo de la biotecnolog??a moderna se cree que han comenzado en gran medida de 16 de junio de 1980 , cuando la Corte Suprema de Estados Unidos dictamin?? que un modificado gen??ticamente microorganismo podr??a ser patentado en el caso de Diamond v. Chakrabarty. Indian-nacido Ananda Chakrabarty, trabajando para General Electric, hab??a desarrollado una bacteria (derivado de la G??nero Pseudomonas) capaces de degradar petr??leo crudo, que se propone utilizar en el tratamiento de los derrames de petr??leo.

Se espera que los ingresos en la industria para crecer un 12,9% en 2008. Otro factor que influye en el ??xito del sector de la biotecnolog??a se ha mejorado la legislaci??n de derechos de propiedad intelectual - y la aplicaci??n - en todo el mundo, as?? como fortalecimiento de la demanda de productos m??dicos y farmac??uticos para hacer frente a un envejecimiento , y la poblaci??n enferma, Estados Unidos.

Se espera que la creciente demanda de biocombustibles para ser una buena noticia para el sector de la biotecnolog??a, con el Departamento de Energ??a de la estimaci??n de etanol podr??a reducir el uso de Estados Unidos el consumo de combustible derivado del petr??leo en un 30% en 2030. El sector de la biotecnolog??a ha permitido a la industria de la agricultura de Estados Unidos para aumentar r??pidamente su oferta de ma??z y soja - los principales insumos en biocombustibles - por el desarrollo de las semillas modificadas gen??ticamente que son resistentes a las plagas ya la sequ??a. Al aumentar la productividad agr??cola, la biotecnolog??a juega un papel crucial para garantizar que se cumplan los objetivos de producci??n de biocombustibles.

Aplicaciones

La biotecnolog??a tiene aplicaciones en cuatro grandes ??reas industriales, incluyendo el cuidado de la salud (m??dico), la producci??n de cultivos y la agricultura, productos no alimentarios (industrial) los usos de cultivos y otros productos (por ejemplo, pl??sticos biodegradables, aceite vegetal, biocombustibles ), y los usos ambientales.

Por ejemplo, una aplicaci??n de la biotecnolog??a es el uso dirigido de organismos para la fabricaci??n de productos org??nicos (los ejemplos incluyen cerveza y leche productos). Otro ejemplo es el uso presente de forma natural bacterias por la industria de la miner??a en biolixiviaci??n. La biotecnolog??a tambi??n se utiliza para reciclar, tratar los residuos, limpieza de sitios contaminados por actividades industriales ( biorremediaci??n), y tambi??n para producir armas biol??gicas.

Una serie de t??rminos derivados han sido acu??ado para identificar varias ramas de la biotecnolog??a, por ejemplo:

• Biotecnolog??a roja se aplica a m??dicos procesos. Algunos ejemplos son el dise??o de organismos para producir antibi??ticos , y la ingenier??a de curas gen??ticos a trav??s de la manipulaci??n gen??mica.

Una planta de rosa que comenz?? como c??lulas cultivadas en un cultivo de tejido

• Biotecnolog??a verde es la biotecnolog??a aplicada a la agricultura procesos. Un ejemplo podr??a ser la selecci??n y domesticaci??n de las plantas a trav??s de micropropagaci??n. Otro ejemplo es el dise??o de plantas transg??nicas crezcan bajo condiciones ambientales espec??ficas o en presencia (o ausencia) de ciertos productos qu??micos agr??colas. Una esperanza es que la biotecnolog??a verde podr??a producir soluciones m??s respetuosas con el medio ambiente que la agricultura industrial tradicional. Un ejemplo de esto es la ingenier??a de una planta para expresar una pesticidas, eliminando as?? la necesidad de la aplicaci??n externa de pesticidas. Un ejemplo de esto ser??a Ma??z Bt. Sea o no productos de la biotecnolog??a verde como ??ste son en ??ltima instancia, m??s el medio ambiente es un tema de considerable debate.

• La biotecnolog??a blanca, tambi??n conocida como biotecnolog??a industrial, es la biotecnolog??a aplicada a la industria procesos. Un ejemplo es el dise??o de un organismo para producir un producto qu??mico ??til. Otro ejemplo es el uso de de enzimas como industriales catalizadores a cualquiera producen qu??micos valiosos o destruir contaminantes qu??micos peligrosos /. La biotecnolog??a blanca tiende a consumir menos recursos que los procesos tradicionales utilizados para producir bienes industriales.

• Biotecnolog??a azul es un t??rmino que se ha utilizado para describir la aplicaciones acu??ticas de la biotecnolog??a marina y, pero su uso es relativamente raro.

• Las inversiones y la producci??n econ??mica de todos estos tipos de biotecnolog??as aplicadas forman lo que se ha descrito como el bioeconom??a.

• Bioinform??tica es un campo interdisciplinario que se ocupa de los problemas biol??gicos usando t??cnicas computacionales, y hace que la organizaci??n r??pida y el an??lisis de datos biol??gicos posible. El campo tambi??n puede ser denominado como la biolog??a computacional, y se puede definir como "la conceptualizaci??n de la biolog??a en t??rminos de mol??culas y luego la aplicaci??n de t??cnicas inform??ticas para entender y organizar la informaci??n asociada con estas mol??culas, a gran escala." Bioinform??tica desempe??a un papel clave en diversas ??reas, tales como gen??mica funcional, gen??mica estructural, y prote??mica, y forma un componente clave en el sector de la biotecnolog??a y farmac??utica.

Medicina

En la medicina, la biotecnolog??a moderna tiene aplicaciones prometedoras en ??reas tales como

• farmacogen??mica;
• la producci??n de drogas;
• pruebas gen??ticas; y
• terapia gen??tica.

Farmacogen??mica

Chip de ADN Microarray - Algunos pueden hacer tantos como un mill??n de pruebas de sangre a la vez

La farmacogen??mica es el estudio de c??mo la herencia gen??tica de un individuo afecta a la respuesta a su / su cuerpo a las drogas. Es una palabra acu??ada deriva de las palabras " farmacolog??a "y" gen??mica ". Es por lo tanto el estudio de la relaci??n entre productos farmac??uticos y la gen??tica. La visi??n de la farmacogen??mica es ser capaz de dise??ar y producir medicamentos que se adapten a la composici??n gen??tica de cada persona.

Resultados farmacogen??mica en los siguientes beneficios:

1. El desarrollo de medicamentos personalizados. Uso de la farmacogen??mica, las compa????as farmac??uticas pueden crear f??rmacos basado en las prote??nas , enzimas y Mol??culas de ARN que est??n asociados con los genes y enfermedades espec??ficas. Estos f??rmacos a medida prometen no s??lo para maximizar los efectos terap??uticos, sino tambi??n para disminuir el da??o a las c??lulas sanas cercanas.

2. Los m??todos m??s precisos para determinar la dosis de los medicamentos apropiados. Conocer la gen??tica de un paciente permitir?? a los m??dicos a determinar qu?? tan bien puede procesar su / su cuerpo y metabolizar un medicamento. Esto maximizar?? el valor de la medicina y disminuir la probabilidad de sobredosis.

3. Mejoras en el proceso de descubrimiento y de aprobaci??n de medicamentos. El descubrimiento de terapias potenciales ser?? m??s f??cil el uso de objetivos del genoma. Los genes se han asociado con numerosas enfermedades y trastornos. Con la biotecnolog??a moderna, estos genes se pueden utilizar como dianas para el desarrollo de nuevas terapias eficaces, lo que puede acortar significativamente el proceso de descubrimiento de f??rmacos.

4. vacunas mejor. Vacunas m??s seguras pueden ser dise??ados y producidos por organismos transformados por medio de la ingenier??a gen??tica. Estas vacunas provocar?? la respuesta inmune sin los riesgos concomitantes de la infecci??n. Ellos ser??n barato, estable, f??cil de almacenar, y capaz de ser dise??ados para llevar a varias cepas de pat??genos a la vez.

Productos farmaceuticos

Imagen generada por computadora de hex??meros de insulina que destacan la triple simetr??a , las de zinc iones mantenga unida, y la residuos de histidina implicados en la uni??n de cinc.

La mayor??a de las drogas farmac??uticas tradicionales son mol??culas relativamente simples que se han encontrado principalmente a trav??s de ensayo y error para tratar los s??ntomas de una enfermedad o enfermedad. Los productos biofarmac??uticos son grandes mol??culas biol??gicas conocidas como prote??nas y ??stas se dirigen generalmente los mecanismos subyacentes y las v??as de una enfermedad (pero no siempre, como es el caso con el uso de la insulina para tratar diabetes mellitus tipo 1, ya que el tratamiento s??lo se ocupa de los s??ntomas de la enfermedad, no la causa subyacente que es autoinmunidad); es una industria relativamente joven. Ellos pueden hacer frente a los objetivos en los seres humanos que pueden no ser accesibles con medicamentos tradicionales. Un paciente normalmente se dosifica con una peque??a mol??cula a trav??s de un comprimido, mientras que una mol??cula grande se inyecta normalmente.

Las mol??culas peque??as son fabricados por la qu??mica, pero las mol??culas m??s grandes son creados por c??lulas tales como los encontrados en el cuerpo humano vivo: por ejemplo, c??lulas bacterianas, c??lulas de levadura, animal o c??lulas vegetales.

La biotecnolog??a moderna se asocia a menudo con el uso de alterado gen??ticamente microorganismos tales como E. coli o de levadura para la producci??n de sustancias como el sint??tico insulina o antibi??ticos . Tambi??n puede referirse a animales transg??nicos o plantas transg??nicas, tales como Ma??z Bt. C??lulas de mam??feros gen??ticamente alterados, tales como C??lulas de ovario de h??mster chino (CHO), tambi??n se utilizan para la fabricaci??n de ciertos productos farmac??uticos. Otra aplicaci??n prometedora nueva biotecnolog??a es el desarrollo de productos farmac??uticos producidos por plantas.

La biotecnolog??a tambi??n se asocia com??nmente con los avances de la se??al en nuevas terapias m??dicas para tratar hepatitis B, hepatitis C, c??nceres , la artritis, la hemofilia , fracturas ??seas, esclerosis m??ltiple , y trastornos cardiovasculares. La industria de la biotecnolog??a tambi??n ha sido fundamental en el desarrollo de dispositivos de diagn??stico molecular que puede ser utilizado para definir la poblaci??n diana de pacientes para un biofarmac??utica dado. Herceptin, por ejemplo, fue el primer f??rmaco aprobado para su uso con una prueba de diagn??stico a juego y se utiliza para tratar el c??ncer de mama en mujeres cuyas c??lulas cancerosas expresan la prote??na HER2.

La biotecnolog??a moderna puede ser utilizado para la fabricaci??n de medicamentos ya existentes de manera relativamente f??cil y barata. Los primeros productos de ingenier??a gen??tica eran medicamentos dise??ados para tratar enfermedades humanas. Para citar un ejemplo, en 1978 Genentech desarroll?? humanizada sint??tica de insulina al unirse a su gen con una pl??smido vector insertado en la bacteria Escherichia coli. La insulina, ampliamente utilizado para el tratamiento de la diabetes, se extrajo previamente de los p??ncreas de animales de matadero (ganado vacuno y / o cerdos). La bacteria gen??ticamente modificada resultante permiti?? a la producci??n de grandes cantidades de insulina humana sint??tica a un costo relativamente bajo, aunque se utiliz?? el ahorro de costes para aumentar los beneficios para los fabricantes, que no llega a los consumidores o de sus proveedores de atenci??n m??dica. Seg??n un estudio de 2003 llevado a cabo por la Federaci??n Internacional de Diabetes (IDF) en el acceso y la disponibilidad de la insulina en sus pa??ses miembros, la insulina sint??tica "humano" es considerablemente m??s caro en la mayor??a de pa??ses en los que ambos y la insulina animal "humano" sint??ticos son comercialmente disponible: por ejemplo, en los pa??ses europeos el precio medio de la insulina sint??tica "humano" era dos veces mayor que el precio de la insulina de cerdo. Sin embargo, en su declaraci??n de posici??n, las FDI escribe que "no hay pruebas contundentes para preferir una especie de la insulina sobre otra" y "[modernas, altamente purificadas] insulinas animales siguen siendo una alternativa perfectamente aceptable.

La biotecnolog??a moderna ha evolucionado, por lo que es posible producir m??s f??cilmente y de forma relativamente barata hormona de crecimiento humana, factores de coagulaci??n para los hemof??licos , medicamentos para la fertilidad, eritropoyetina y otras drogas. La mayor??a de los medicamentos de hoy se basan en unos 500 dianas moleculares. Se espera que el conocimiento gen??mico de los genes implicados en enfermedades, enfermedad de las v??as y sitios droga-respuesta para conducir al descubrimiento de miles de nuevos objetivos.

Las pruebas gen??ticas

La electroforesis en gel

Las pruebas gen??ticas implica el examen directo del ADN propia mol??cula. Un cient??fico escanea muestra de ADN de un paciente para secuencias mutadas.

Hay dos tipos principales de pruebas gen??ticas. En el primer tipo, un investigador puede dise??ar piezas cortas de ADN ("sondas") cuyas secuencias son complementarias a las secuencias mutadas. Estas sondas buscar??n su complemento entre los pares de bases del genoma de un individuo. Si la secuencia mutada est?? presente en el genoma de la paciente, la sonda se unir?? a ella y la bandera de la mutaci??n. En el segundo tipo, un investigador puede realizar la prueba de genes mediante la comparaci??n de la secuencia de bases de ADN en el gen de un paciente a la enfermedad en individuos sanos o de su progenie.

Las pruebas gen??ticas se utiliza ahora para:

• Determinar el sexo
• Detecci??n de portadores, o la identificaci??n de los individuos no afectados que llevan una copia de un gen de una enfermedad que requiere dos copias para que la enfermedad se manifieste
• Cribado diagn??stico prenatal
• Evaluaci??n del reci??n nacido
• Prueba presintom??tica para predecir los trastornos del adulto
• Prueba presintom??tica para estimar el riesgo de desarrollar c??nceres del adulto
• Diagn??stico confirmatorio de individuos sintom??ticos
• Pruebas forenses / identidad

Algunas pruebas gen??ticas ya est??n disponibles, aunque la mayor??a de ellos se utilizan en los pa??ses desarrollados. Las pruebas disponibles actualmente puede detectar mutaciones asociadas con enfermedades gen??ticas raras como la fibrosis qu??stica , anemia de c??lulas falciformes y la enfermedad de Huntington . Recientemente, se han desarrollado pruebas para detectar la mutaci??n de un pu??ado de condiciones m??s complejas como el de mama, de ovario, y c??nceres de colon. Sin embargo, las pruebas gen??ticas pueden no detectar cada mutaci??n asociada con una condici??n particular, porque muchos est??n a??n por descubrir, y los que no detectan pueden presentar riesgos diferentes para diferentes personas y poblaciones.

Cuestiones controvertidas

La bacteria E. coli es rutinariamente la ingenier??a gen??tica.

Se han planteado varias cuestiones sobre el uso de las pruebas gen??ticas:

1. Ausencia de cura. Todav??a hay una falta de tratamiento efectivo o medidas preventivas para muchas enfermedades y condiciones que son diagnosticadas o pronosticados mediante pruebas gen??ticas. Por lo tanto, revelando informaci??n sobre el riesgo de una futura enfermedad que no tiene cura existente presenta un dilema ??tico para los m??dicos.

2. La propiedad y el control de la informaci??n gen??tica. ??Qui??n va a poseer y controlar la informaci??n gen??tica, o informaci??n acerca de los genes, productos de genes o caracter??sticas heredadas derivada de un individuo o un grupo de personas como las comunidades ind??genas? A nivel macro, hay una posibilidad de una brecha gen??tica, con los pa??ses en desarrollo que no tienen acceso a las aplicaciones m??dicas de la biotecnolog??a ser privados de los beneficios derivados de los productos derivados de genes obtenidos de su propia gente. Por otra parte, la informaci??n gen??tica puede suponer un riesgo para los grupos de poblaci??n minoritarios, ya que puede llevar a la estigmatizaci??n grupo.

A nivel individual, la falta de privacidad y de protecci??n jur??dica contra la discriminaci??n en la mayor??a de los pa??ses puede conducir a la discriminaci??n en el empleo o un seguro u otro mal uso de la informaci??n gen??tica personal. Esto plantea preguntas tales como si la intimidad gen??tica es diferente de la privacidad m??dica.

3. Problemas Reproductivos. Estos incluyen el uso de la informaci??n gen??tica en la toma de decisiones sobre la reproducci??n y la posibilidad de las c??lulas reproductoras que alteran gen??ticamente que pueden ser transmitidas a las generaciones futuras. Por ejemplo, la terapia germinal cambia para siempre la estructura gen??tica de los descendientes de un individuo. Por lo tanto, cualquier error en la tecnolog??a o el juicio puede tener consecuencias de largo alcance. Las cuestiones ??ticas como los beb??s de dise??o y la clonaci??n humana tambi??n han dado lugar a controversias entre dos o m??s cient??ficos y expertos en bio??tica, especialmente a la luz de los abusos del pasado con eugenesia.

4. Aspectos cl??nicos. Dichos objetivos se centran en las capacidades y limitaciones de los m??dicos y otros proveedores de servicios de salud, las personas identificadas con condiciones gen??ticas, y el p??blico en general en el tratamiento de la informaci??n gen??tica.

5. Efectos sobre las instituciones sociales. Las pruebas gen??ticas revelan informaci??n sobre los individuos y sus familias. Por lo tanto, los resultados de las pruebas pueden afectar la din??mica dentro de las instituciones sociales, particularmente la familia.

6. implicaciones conceptuales y filos??ficas sobre la responsabilidad humana, el libre albedr??o vis-??-vis el determinismo gen??tico, y los conceptos de salud y enfermedad.

Terapia gen??tica

La terapia g??nica utilizando una Vector de adenovirus. Un nuevo gen se inserta en un vector de adenovirus, que se utiliza para introducir el modificado de ADN en una c??lula humana. Si el tratamiento tiene ??xito, el nuevo gen har?? un funcional de prote??nas .

La terapia g??nica se puede usar para tratar, o incluso curar, enfermedades gen??ticas y adquiridas como el c??ncer y el SIDA mediante el uso de genes normales para complementar o reemplazar genes defectuosos o para reforzar una funci??n normal, como la inmunidad. Se puede utilizar para apuntar som??ticas (es decir, cuerpo) o germen de c??lulas (es decir, el huevo y el esperma). En la terapia g??nica som??tica, se cambia el genoma del receptor, pero este cambio no se pasa a la pr??xima generaci??n. Por el contrario, en la terapia g??nica germinal, los ??vulos y espermatozoides de los padres se cambian con el prop??sito de transmitir los cambios a su descendencia.

Existen b??sicamente dos formas de implementar un tratamiento de terapia g??nica:

1. Ex vivo, lo que significa "fuera del cuerpo" - Las c??lulas de la sangre o del paciente m??dula ??sea se retiran y se cultiva en el laboratorio. A continuaci??n, se exponen a un virus que lleva el gen deseado. El virus entra en las c??lulas, y el gen deseado se convierte en parte del ADN de las c??lulas. Las c??lulas se dejaron crecer en el laboratorio antes de ser devuelta al paciente por inyecci??n en una vena.

2. In vivo, que significa "dentro del cuerpo" - No hay c??lulas se retiran del cuerpo del paciente. En lugar de ello, los vectores se utilizan para entregar el gen deseado a las c??lulas en el cuerpo del paciente.

Actualmente, el uso de la terapia g??nica es limitado. La terapia g??nica som??tica es principalmente en la etapa experimental. La terapia germinal es objeto de mucha discusi??n, pero no se est?? investigando activamente en animales m??s grandes y los seres humanos.

A junio de 2001, m??s de 500 ensayos de terapia g??nica cl??nicos con cerca de 3.500 pacientes han sido identificados en todo el mundo. Cerca del 78% de ellos est??n en los Estados Unidos, con Europa que tiene un 18%. Estos ensayos se centran en varios tipos de c??ncer, aunque otras enfermedades multig??nicas se est??n estudiando tambi??n. Recientemente, dos ni??os nacidos con trastorno de inmunodeficiencia combinada severa ("SCID") se reportaron haber sido curado tras recibir c??lulas modificadas gen??ticamente.

La terapia g??nica se enfrenta a muchos obst??culos antes de que pueda convertirse en un enfoque pr??ctico para el tratamiento de la enfermedad. Al menos cuatro de estos obst??culos son los siguientes:

1. Herramientas de suministro de genes. Los genes se insertan en el cuerpo utilizando portadores de genes denominados vectores. Los vectores m??s comunes ahora son los virus, que han evolucionado de manera de encapsular y entregar sus genes a las c??lulas humanas de una manera pat??gena. Los cient??ficos manipular el genoma del virus mediante la eliminaci??n de los genes causantes de enfermedades y la inserci??n de los genes terap??uticos. Sin embargo, mientras que los virus son eficaces, pueden introducir problemas como la toxicidad, las respuestas inmunes e inflamatorias, y el control de genes y cuestiones de orientaci??n.

2. El conocimiento limitado de las funciones de los genes. Actualmente, los cient??ficos saben que las funciones de s??lo unos pocos genes. Por lo tanto, la terapia g??nica puede abordar s??lo algunos genes que causan una enfermedad particular. Peor a??n, no se sabe con exactitud si los genes tienen m??s de una funci??n, lo que crea incertidumbre en cuanto a si la sustituci??n de dichos genes es de hecho deseable.

3. Los trastornos Multigene y efecto del ambiente. La mayor??a de los trastornos gen??ticos implican m??s de un gen. Por otra parte, la mayor??a de las enfermedades implican la interacci??n de varios genes y el medio ambiente. Por ejemplo, muchas personas con c??ncer no s??lo heredan el gen de la enfermedad de la enfermedad, pero tambi??n pueden haber fallado a heredar los genes supresores de tumores espec??ficos. Dieta, ejercicio, tabaquismo y otros factores ambientales tambi??n pueden haber contribuido a su enfermedad.

4. Los altos costos. Dado que la terapia g??nica es relativamente nuevo y en una fase experimental, es un tratamiento costoso emprender. Esto explica por qu?? los estudios actuales se centran en las enfermedades que com??nmente se encuentran en los pa??ses desarrollados, donde m??s gente puede permitirse el lujo de pagar el tratamiento. Pueden pasar d??cadas antes de que los pa??ses en desarrollo pueden beneficiarse de esta tecnolog??a.

Proyecto Genoma Humano

La r??plica de la imagen del Proyecto del Genoma Humano (PGH)

La Proyecto Genoma Humano es una iniciativa del Departamento de Energ??a de EE.UU. ("DOE") que tiene como objetivo generar una secuencia de referencia de alta calidad para todo el genoma humano e identificar todos los genes humanos.

El DOE y sus agencias predecesoras fueron asignados por el Congreso de Estados Unidos para el desarrollo de nuevas fuentes de energ??a y tecnolog??as y de procurar un entendimiento m??s profundo de potenciales riesgos sanitarios y medioambientales que plantea su producci??n y uso. En 1986, el DOE anunci?? su Iniciativa Genoma Humano. Poco despu??s, el Departamento de Energ??a y los Institutos Nacionales de Salud elabor?? un plan para un Proyecto Genoma Humano conjunta ("HGP"), que comenz?? oficialmente en 1990.

El PGH fue originalmente planeado para durar 15 a??os. Sin embargo, los r??pidos avances tecnol??gicos y la participaci??n de todo el mundo aceleraron la fecha de finalizaci??n para 2003 (por lo que es un proyecto de 13 a??os). Ya se ha habilitado los cazadores de genes para identificar genes asociados con m??s de 30 trastornos.

Clonaci??n

La clonaci??n implica la eliminaci??n del n??cleo de una c??lula y su colocaci??n en un ??vulo no fertilizado cuyo n??cleo ha sido o bien desactivado o eliminado.

Hay dos tipos de clonaci??n:

1. La clonaci??n reproductiva. Despu??s de unas pocas divisiones, la c??lula huevo se coloca en un ??tero donde se le permite convertirse en un feto que es gen??ticamente id??ntico al donante del n??cleo original.

2. La clonaci??n terap??utica. El huevo se coloca en una Placa de Petri donde se desarrolla en las c??lulas madre embrionarias, que han mostrado potenciales para el tratamiento de varias dolencias.

En febrero de 1997, la clonaci??n se convirti?? en el foco de atenci??n de los medios cuando Ian Wilmut y sus colegas del Instituto Roslin anunciaron la clonaci??n exitosa de una oveja, llamada Dolly, de las gl??ndulas mamarias de una mujer adulta. La clonaci??n de Dolly hizo evidente para muchos que las t??cnicas utilizadas para producir ella alg??n d??a se podr??an utilizar para clonar seres humanos. Esto despert?? una gran controversia por sus implicaciones ??ticas.

Agricultura

Mejorar el rendimiento de los cultivos

Utilizando las t??cnicas de la biotecnolog??a moderna, uno o dos genes pueden ser transferidos a una variedad de cultivo altamente desarrollado para impartir un nuevo car??cter que aumentar??a su rendimiento (30). Sin embargo, mientras que los aumentos en el rendimiento del cultivo son las aplicaciones m??s evidentes de la biotecnolog??a moderna en la agricultura, sino que tambi??n es la m??s dif??cil. T??cnicas de ingenier??a gen??tica actuales funcionan mejor para los efectos que son controlados por un solo gen. Muchas de las caracter??sticas gen??ticas asociadas con el rendimiento (por ejemplo, el crecimiento mejorada) son controlados por un gran n??mero de genes, cada uno de los cuales tiene un efecto m??nimo en el rendimiento global (31). Existe, por tanto, mucho trabajo cient??fico que se realiza en esta ??rea.

Reducci??n de la vulnerabilidad de los cultivos a las tensiones ambientales

Los cultivos que contienen genes que les permitan soportar los estreses bi??ticos y abi??ticos pueden ser desarrollados. Por ejemplo, la sequ??a y el suelo excesivamente salado son dos importantes factores en la productividad de los cultivos limitante. Los biotecn??logos est??n estudiando las plantas que pueden hacer frente a estas condiciones extremas, con la esperanza de encontrar los genes que les permiten hacerlo y, finalmente, la transferencia de estos genes a los cultivos m??s deseables. Una de las ??ltimas novedades es la identificaci??n de un gen vegetal, At-DBF2, desde berro, una peque??a mala hierba que se utiliza a menudo para la investigaci??n de plantas, ya que es muy f??cil de cultivar y su c??digo gen??tico est?? bien trazado. Cuando se insert?? este gen en tomate y tabaco c??lulas (v??ase La interferencia de ARN), las c??lulas fueron capaces de resistir presiones ambientales como la sal, la sequ??a, el fr??o y el calor, mucho m??s que las c??lulas normales. Si estos resultados preliminares demuestran ??xito en ensayos m??s grandes, a continuaci??n, At-DBF2 genes pueden ayudar en los cultivos de ingenier??a que pueden soportar mejor ambientes hostiles (32). Los investigadores tambi??n han creado plantas de arroz transg??nicas que son resistentes a arroz virus del moteado amarillo (RYMV). En ??frica, este virus destruye la mayor??a de los cultivos de arroz y hace que las plantas que sobrevivieron m??s susceptibles a las infecciones por hongos (33).

El aumento de las cualidades nutricionales de los cultivos de alimentos

Las prote??nas en los alimentos pueden ser modificados para aumentar sus cualidades nutricionales. Las prote??nas en legumbres y cereales pueden ser transformadas para proporcionar los amino??cidos necesarios por los seres humanos para una dieta equilibrada (34). Un buen ejemplo es el trabajo de los profesores Ingo Potrykus y Peter Beyer en la llamada Goldenrice (discutido m??s adelante).

Mejora el sabor, la textura o apariencia de los alimentos

La biotecnolog??a moderna se puede utilizar para frenar el proceso de degradaci??n de manera que la fruta puede madurar m??s tiempo en la planta y luego ser transportado al consumidor con una vida ??til todav??a razonable. Esto mejora el sabor, la textura y la apariencia de la fruta. M??s importante a??n, se podr??a ampliar el mercado de los agricultores en los pa??ses en desarrollo debido a la reducci??n en el deterioro.

El primer producto alimenticio modificado gen??ticamente era un tomate que fue transformado para retrasar su maduraci??n (35). Los investigadores en Indonesia , Malasia , Tailandia , Filipinas y Vietnam est??n trabajando actualmente en retraso de maduraci??n de papaya en colaboraci??n con la Universidad de Nottingham y Zeneca (36).

Biotecnolog??a en la producci??n de queso: las enzimas producidas por microorganismos proporcionan una alternativa a cuajo animal - un coagulante queso - y una oferta alternativa para los fabricantes de queso. Esto tambi??n elimina posibles preocupaciones del p??blico con materiales de origen animal, aunque actualmente no hay planes para desarrollar la leche sint??tica, con lo que este argumento menos convincente. Las enzimas ofrecen una alternativa respetuosa con los animales de cuajo animal. Mientras que proporciona una calidad comparable, que son te??ricamente tambi??n menos costoso.

Cerca de 85 millones de toneladas de harina de trigo se utiliza cada a??o para hacer pan. Mediante la adici??n de una enzima llamada amilasa maltog??nica a la harina, el pan se mantiene fresco por m??s tiempo. Suponiendo que el 10-15% de los panes se tira, si s??lo pod??a mantenerse fresco otros 5-7 d??as despu??s se salvar??an 2 millones de toneladas de harina por a??o. Esto corresponde al 40% del pan que se consume en un pa??s como los EE.UU.. Esto significa m??s pan est?? disponible sin aumento de entrada. En combinaci??n con otras enzimas, pan tambi??n se puede hacer m??s grande, m??s apetitoso y mejor en una gama de formas.

Menor dependencia de fertilizantes, pesticidas y otros productos agroqu??micos

La mayor??a de las aplicaciones comerciales actuales de la biotecnolog??a moderna en la agricultura son la reducci??n de la dependencia de los agricultores en productos agroqu??micos. Por ejemplo, Bacillus thuringiensis (Bt) es una bacteria del suelo que produce una prote??na con cualidades insecticidas. Tradicionalmente, un proceso de fermentaci??n se ha utilizado para producir un aerosol insecticida de estas bacterias. De esta forma, la Toxina Bt se produce como una forma inactiva protoxina, que requiere la digesti??n por un insecto que sea eficaz. Hay varias toxinas Bt y cada uno es espec??fico para ciertos insectos objetivo. Las plantas de cultivo ahora han sido dise??ados para contener y expresar los genes de la toxina de Bt, que se producen en su forma activa. Cuando un insecto susceptible ingiere la cultivar cultivo transg??nico que expresa la prote??na Bt, se detiene la alimentaci??n y poco despu??s muere como resultado de la toxina Bt uni??n a su pared intestinal.El maíz Bt es ahora comercialmente disponible en un número de países para controlarel barrenador del maíz (un insecto lepidóptero), que se controla de otra manera por pulverización (un proceso más difícil).

Los cultivos también han sido diseñados genéticamente para adquirir tolerancia al amplio espectro herbicida. La falta de herbicidas rentables con actividad de amplio espectro y ningún daño al cultivo era una limitación consistente en el control de malezas de los cultivos. Múltiples aplicaciones de numerosos herbicidas se usan rutinariamente para controlar una amplia gama de especies de malas hierbas perjudiciales para cultivos agronómicos. Gestión Weed tendía a confiar en preemergencia - es decir, las aplicaciones de herbicidas se pulverizaron en respuesta a infestaciones de malezas esperados en lugar de en respuesta a las malas hierbas reales presentes. Cultivo Mecánica y deshierbe manual eran a menudo necesaria para controlar las malezas no controladas por las aplicaciones de herbicidas. La introducción de cultivos tolerantes a herbicidas tiene el potencial de reducir el número de herbicidas ingredientes activos utilizados para el control de malezas, reduciendo el número de aplicaciones de herbicidas realizadas durante una temporada, y el aumento de rendimiento debido a un mejor manejo de las malezas y menos daño al cultivo. Los cultivos transgénicos que expresan tolerancia a glifosato, glufosinato y bromoxinilo se han desarrollado. Estos herbicidas pueden ahora ser rociados sobre los cultivos transgénicos sin causar daños en los cultivos, mientras que matar malezas cercanas (37).

De 1996 a 2001, la tolerancia a herbicidas fue el rasgo más dominante introducido cultivos transgénicos disponibles en el mercado, seguida de la resistencia a insectos. En 2001, la tolerancia a herbicidas desplegado en la soja , el maíz y el algodón representó el 77% de los 626.000 kilómetros cuadrados plantada con cultivos transgénicos; Cultivos Bt representaron el 15%; y "genes apilados" para la tolerancia a herbicidas y resistencia a insectos utilizado tanto en algodón y maíz representaron el 8% (38).

Producción de sustancias novedosas en plantas de cultivo

Se está aplicando para la novela Biotecnología usos distintos de la alimentación. Por ejemplo, oleaginosa puede ser modificado para producir ácidos grasos para detergentes, sustitutos de combustibles y productos petroquímicos. Potatos , tomates, arroz , tabaco , lechuga , cártamo y otras plantas han sido con ingeniería genética para producir insulina y ciertas vacunas. Si los futuros ensayos clínicos tienen éxito, las ventajas de las vacunas comestibles serían enormes, especialmente para los países en desarrollo. Las plantas transgénicas pueden cultivarse localmente y barata. Vacunas Homegrown también evitarían problemas logísticos y económicos que plantea el tener que transportar las preparaciones tradicionales a través de largas distancias y mantenerlos mientras que el frío en tránsito. Y puesto que son comestible, no se necesitan jeringas, que son no sólo un gasto adicional en las preparaciones de vacunas tradicionales, sino también una fuente de infecciones si está contaminado. En el caso de la insulina crecido en plantas transgénicas, es bien establecido que el sistema gastrointestinal rompe la proteína hacia abajo por lo tanto este momento, no podría ser administrado como una proteína comestible. Sin embargo, podría ser producido a un costo significativamente menor que la insulina producida en costoso, biorreactores. Por ejemplo, con sede en Canadá Calgary, SemBioSys Genetics, Inc. informa que su insulina producida por cártamo reducirá los costos unitarios por más del 25% o más y reducir los costos de capital asociados a la construcción de una planta de fabricación de insulina a escala comercial en aproximadamente 100 millones de dólares en comparación con las instalaciones de biofabricación tradicionales.

Cr??tica

Hay otro aspecto de la cuestión de la biotecnología agrícola sin embargo. Incluye incrementado el uso de herbicidas y la resistencia a herbicidas resultante, "supermalezas" residuos sobre y en los cultivos de alimentos, la contaminación genética de cultivos no modificados genéticamente que perjudicó a los agricultores orgánicos y convencionales, el daño a la vida silvestre de glifosato, etc.

Ingeniería Biológica

Ingeniería Biotecnológica o ingeniería biológica es una rama de la ingeniería que se centra en la biotecnología y las ciencias biológicas. Incluye diferentes disciplinas como la ingeniería bioquímica, ingeniería biomédica, ingeniería bio-procesos, ingeniería biosistema y así sucesivamente. Debido a la novedad del campo, la definición de un bioingeniero todavía indefinido. Sin embargo, en general se trata de un enfoque integrado de los fundamentales ciencias biológicas y los principios tradicionales de ingeniería.

Bioingenieros a menudo se emplean para ampliar los procesos biológicos de la escala de laboratorio a la escala de fabricación. Por otra parte, al igual que con la mayoría de los ingenieros, a menudo se ocupan de cuestiones de gestión, económicos y jurídicos. Desde patentes y regulación (por ejemplo, la regulación de la FDA en los EE.UU.) son cuestiones muy importantes para las empresas de biotecnología, los bioingenieros a menudo se requiere tener conocimientos relacionados con estos temas.

El creciente número de empresas de biotecnología puede crear una necesidad de bioingenieros en los años venideros. Muchas universidades de todo el mundo están proporcionando programas en bioingeniería y biotecnología (como programas independientes o programas especiales dentro de los campos de ingeniería más establecidas) ..

Investigadores notables y particulares

• Canadá:Frederick Banting,Lap-Chee Tsui,Tak Wah Mak,Lorne Babiuk
• Europa:Paul Nurse,Jacques Monod,Francis Crick
• Finlandia:Leena Palotie
• Islandia:Kari Stefansson
• India:Kiran Mazumdar-Shaw (Biocon)
• Irlanda:Timoteo O'Brien,Dermot Kelleher P
• México:Francisco Bolívar Zapata,Luis Herrera-Estrella
• Estados Unidos:David Botstein,Craig Venter, Sydney Brenner, Eric Lander,Leroy Hood,Robert Langer,James J. Collins,Roger Beachy,Herbert Boyer,Michael West,Thomas Okarma,James D. Watson