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El campo de las ciencias médicas ha evolucionado exponencialmente a lo largo de los años. Desde los avances en el desarrollo de nuevos medicamentos hasta la implementación de la nanotecnología en los dispositivos de control de la salud, hemos recorrido un largo camino como especie.
¡Uno de esos avances es la capacidad de comprender y cambiar las características físicas y fisiológicas de un ser humano al alterar su genoma!
El artículo proporciona al lector una introducción al campo de la genética, repasa el genoma humano y las aplicaciones de la edición de genes y la tecnología CRISPR.
El genoma humano
Biológicamente hablando, un ser humano es una estructura complicada que tiene una serie de características. Estas características, como la altura, el color del cabello, el color de los ojos, los rasgos faciales, etc., se pueden determinar utilizando su ADN.
ADN
El ácido desoxirribonucleico (ADN) es un material formado por los elementos químicos fundamentales (azúcar, fosfato y bases) que contienen toda la información sobre cómo se verá y funcionará un ser vivo.
Los biólogos y los profesionales médicos pueden decodificar la información, única para cada uno, mediante el estudio del patrón del ADN.
Los genes
Un gen es una parte específica del ADN que codifica para una proteína. Son las proteínas producidas por los genes las que realizan el trabajo de llevar a cabo las funciones del ADN.
Los genes funcionan como unidades de herencia y son responsables de transmitir características particulares de padres a hijos.
La suma total de los genes y el material genético de un organismo se denomina genoma. Comprender el genoma humano ha permitido a los científicos desarrollar nuevas formas de tratar, curar o incluso prevenir miles de enfermedades que aquejan a la humanidad.
Aquí es donde entra en juego la edición de genes.
Edición de genes
El genoma o la edición de genes son un grupo de tecnologías que permiten a los científicos alterar el ADN de un organismo. Estas tecnologías hacen posible agregar, eliminar o alterar material genético en lugares particulares del genoma.
A diferencia de otras técnicas de ingeniería genética que insertan aleatoriamente material genético en los genomas del huésped, estas técnicas tienen como objetivo las inserciones en lugares muy específicos.
¿Cómo funciona?
La edición de genes involucra enzimas. Las enzimas son proteínas que permiten o aceleran los procesos químicos. Las enzimas diseñadas que se utilizan en la edición de genes se denominan nucleasas y pueden cortar el ADN.
Las nucleasas están diseñadas con otro químico que las guía a las hebras de ADN que tienen que cortar. Estas hebras de ADN cortadas pueden regenerarse, pero esta vez se alimentan con la información deseada para mutar en las hebras de ADN deseadas.
Nuevas hebras significan nuevos genes y nuevos genes significan nuevas características.
Los científicos usan la edición de genes para investigar diferentes enfermedades que afectan a los humanos.
Editan los genomas de animales, como ratones y peces, y observan cómo estos cambios afectan su salud. Luego usaron sus hallazgos para predecir cómo cambios similares en los genomas humanos podrían afectar la salud humana.
Además, los científicos están desarrollando la terapia génica. Estos tratamientos implican la prevención y el tratamiento de enfermedades en humanos mediante la edición de genes.
Tecnología CRISPR
Un gran avance en la tecnología de edición de genes es la introducción de repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente intercaladas (CRISPR).
CRISPR se basa en un sistema de defensa que ocurre naturalmente en algunas bacterias. El ADN de tales bacterias contiene muchas secuencias palindrómicas cortas (palabras que son iguales tanto hacia adelante como hacia atrás, como RAAR).
Las bacterias almacenarían fragmentos de los virus contra los que lucharon dentro de estas secuencias palindrómicas.
¿Cómo funciona?
La enzima utilizada en CRISPR se llama Cas9. Esta enzima se adhiere a la secuencia palindrómica infectada y corta el ADN en pedazos, reteniendo información sobre el virus.
La proteína Cas armada reconocería el ADN viral y lo destruiría inmediatamente en caso de que la bacteria fuera infectada nuevamente por el mismo virus.
Aplicaciones de CRISPR
CRISPR se ha utilizado en una variedad de formas que incluyen investigación, atención médica, cría de mascotas, producción de alimentos, combustible ecológico y mucho más.
7. Investiga
Los sistemas CRISPR se están implementando en estudios relacionados con el alivio de trastornos genéticos en animales y es probable que se empleen pronto en la clínica para tratar enfermedades humanas de los ojos y la sangre.
China y Estados Unidos han aprobado dos ensayos clínicos que utilizan CRISPR-Cas9 para terapias dirigidas contra el cáncer.
Más allá de las aplicaciones biomédicas, estas herramientas ahora se utilizan en estudios para acelerar la cría de cultivos y ganado, diseñar nuevos antimicrobianos y controlar insectos portadores de enfermedades con impulsores genéticos.
2. Cuidado De La Salud
Los científicos han podido desarrollar métodos para destruir las bacterias resistentes a los antibióticos modificando los genomas de los virus que matan bacterias (bacteriófagos) con la tecnología CRISPR-Cas9.
Estos sistemas también permiten la creación de modelos animales para enfermedades humanas y la eliminación del VIH de las células infectadas.
En un modelo de ratón de enfermedad humana, CRISPR corrigió un error genético, lo que resultó en el rescate clínico de ratones enfermos.
3. Crianza de mascotas
CRISPR se ha aplicado a embriones tempranos para crear organismos genéticamente modificados y se ha inyectado en animales de laboratorio para lograr una edición genética sustancial en sus tejidos.
Se han utilizado enfoques basados en CRISPR para modificar los genomas de animales, incluidos ratones, ratas y otros primates no humanos. Estos enfoques podrían emplearse para mejorar la productividad, la resistencia a las enfermedades y activar los rasgos/características buscados en las mascotas.
Usando CRISPR, es posible que incluso podamos introducir una generación de modelos animales novedosos.
4. Producción de alimentos
La tecnología de edición de genes CRISPR puede mejorar el rendimiento y la calidad de los cultivos; resistencia a la sequía de plantas, resistencia a herbicidas e insecticidas, aumentando la seguridad alimentaria y la seguridad.
También puede ayudar a eliminar la resistencia a los antibióticos, mejorar la vida útil del producto y acelerar el proceso de domesticación de plantas.
Plantas de mejor calidad significan forraje de mejor calidad para los animales, mejorando así su salud. Dado que las plantas y los animales forman la base de nuestra cadena alimentaria, podemos tener alimentos y productos de mejor calidad.
5. Combustible verde
El combustible verde es el combustible que se produce a partir de fuentes orgánicas y es respetuoso con el medio ambiente.
CRISPR ha hecho posible producir el doble de biodiesel (una forma de combustible verde) a partir de algas fototrópicas.
Este combustible se obtiene duplicando la producción de lípidos en las algas, utilizando CRISPR para modificar los genes. Los lípidos son combustibles y constituyen esencialmente el biodiesel.
Pero, ¿es ética la edición de genes?
Alterar el curso natural de la acción seguramente invitará a preocupaciones éticas. Alterar la genética humana utilizando tecnologías de edición de genes, como CRISPR, no ha encontrado un apoyo inequívoco. Esto se debe a que los cambios realizados en los genes de los óvulos y los espermatozoides podrían transmitirse a las generaciones futuras.
Existe un gran debate sobre si esta tecnología debe usarse para mejorar los rasgos humanos normales (como la inteligencia o la altura).
También surgen problemas de seguridad al usar esta tecnología, ya que siempre existe la posibilidad de tener efectos fuera del objetivo (ediciones en el lugar equivocado) y mosaicos (cuando algunas celdas llevan la edición pero otras no).
Basado en preocupaciones sobre la ética y la seguridad, la edición del genoma de las células reproductivas es actualmente ilegal en muchos países.
Conclusión
Comprender el genoma humano nos ha permitido revolucionar la tecnología sanitaria a nanoescala.
Tecnología de edición de genes y CRISPR que ha proporcionado aplicaciones innovadoras en términos de erradicación de enfermedades e incluso corrección de imperfecciones humanas.
Los científicos predicen que estas tecnologías son la clave para crear una generación libre de enfermedades de homo sapiens con características perfectas.
¿Cuáles son sus puntos de vista sobre la edición de genes? Háganos saber en los comentarios.
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