1- Nutrición y transgénicos
1.1- Biotecnología tradicional
El concepto Biotecnología proviene de dos palabras griegas, la primera significa vivo y la segunda conjunto de teorías y técnicas que permiten el aprovechamiento del conocimiento científico. Por lo tanto en conjunto podríamos decir que la Biotecnología es el empleo de organismos vivos para obtener un bien o servicio que sea útil a la sociedad humana.
Pero en realidad esta ciencia multidisciplinaria la utilizamos desde el 6.000 AC., ya que la Biotecnología tradicional nos ha permitido fabricar pan, queso, vino e incluso yogurt. A través de la historia hemos obtenido cerveza al fermentar soluciones de malta y lúpulo, fabricamos vino fermentando uva y transformamos la leche en queso o yogurt.
Maurice Wilkins y Rosalind Franklin trabajaban en el King´s College de Londres desarrollando la técnica de difracción de rayos X para obtener imágenes de la molécula de ADN. Estos estudios llevaron a que luego los Investigadores de la Universidad de Cambridge James Watson y Francis Crick en 1953 descubrieran la estructura de la doble hélice del ADN. Con este hallazgo se respondieron grandes interrogantes sobre la herencia. En 1962 Wilkins, Watson y Crick recibieron el premio Nobel de Fisiología y Medicina, mientras Franklin murió en 1958 de cáncer sin el reconocimiento merecido.
1.2- Biotecnología moderna
Los científicos al comprender la estructura de los genes y cómo su información se traducía en características y funciones, comenzaron a modificar el material genético de las células, aislando sus los genes, analizándolos y transfiriéndolos de un organismo a otro. Es debido a lo anterior que la Biotecnología moderna surge a partir de la década del ´70 u ´80. En este tiempo nace la Ingeniería genética, que utiliza técnicas para introducir un gen extraño (heterólogo) en un organismo, modificando su material genético y los productos de su expresión.
1.2.1- Organismos modificados genéticamente
A través de la técnica del ADN recombinante ciertas enzimas cortan y unen las secuencias de ADN de interés. A los organismos que reciben un gen que les aporta una nueva característica les llama organismos modificados genéticamente (OMG) y comúnmente se les conoce como transgénicos.
La producción de un organismo transgenético mediante técnicas de ingeniería genética implica la participación de un organismo que dona el gen de interés y otro organismo que lo recibirá, este último expresará la nueva característica. Las etapas y técnicas utilizadas para la obtención de un OMG son:
A. Confirmar que existe un gen que codifica la característica determinada: mediante diversos cruzamientos se debe verificar que la característica corresponde al producto directo del gen de interés.
B. Clonar el gen de interés: primero se extrae el ADN del organismo donar, se busca el gen de interés entre toda la mezcla de genes, luego se secuencia el gen determinado y se construye el vector recombinante. El trozo de ADN de interés se inserta en un plásmido, los cuales son moléculas de material genético circular o lineal, principalmente bacteriano. Con ayuda de las enzimas de restricción se cortan los extremos del ADN en ciertos sitios específicos, luego se unen con los fragmentos del gen de interés utilizando ADN ligasa, se insertan los vectores recombinantes en células huéspedes (bacterias) para que se repliquen y finalmente se seleccionan las células que contienen el ADN recombinante.
C. Caracterizar el gen de interés: mediante la bioinformática se comparan las secuencias del gen con otros genes conocidos, para saber a cuál se parece y así asignarle una posible función. Después de predecir la función se debe confirmar in vivo.
D. Modificar el gen de interés: Si se desea se puede mutar, agregar o eliminar secuencias dentro de la región codificante y agregar secuencias como promotores, terminadores o intrones que se expresen en el sistema de interés.
E. Caracterización del OMG: luego de obtenido el organismo transgénico se analiza a nivel biológico y molecular, demostrando cuántas copias del transgén existen, en qué tejido, momento y cantidad se expresa el gen.
(fuente: https://www.researchgate.net/figure/Figura-1-Obtencion-del-ADN-recombinante_fig1_335010091)
1.2.2- Técnica CRISPR/Cas9
Desde la década del ´80 gracias al microbiólogo Francisco J. M. Mojica se conocen ciertas secuencias del ADN bacteriano denominadas CRISPR. Pero no fue hasta el 2012 que un grupo de investigadoras de la Universidad de California en Berkeley comenzaron a utilizar con éxito la técnica de edición genética CRISPR/Cas9 (CRISPR viene del inglés: Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, en español: Repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas y Cas9 proviene del inglés: CRISPR associated protein 9, en español: CRISPR proteína asociada 9). En palabras simples esta técnica corresponde a unas tijeras moleculares que modifican el ADN en puntos escogidos con una precisión sin procedentes.
Normalmente esta familia de secuencias de ADN se encuentra en las bacterias, en donde se ha visto que detectan y destruyen el material genético viral cuando estos las atacan. Se trata de un tipo de inmunidad adquirida, que ´´recuerda´´ las secuencias de ADN de los patógenos que atacaron a las bacterias anteriormente y corta su ADN es caso de una nueva infección.
Su uso es muy prometedor a nivel del mejoramiento agrícola, optimizando la defensa ante las plagas, la resistencia a las sequías, las características nutricionales, el rendimiento, etc. Aunque también este método ha estado rodeado de polémicas: no se conocen aún los efectos no deseados que podría provocar, sus limitaciones técnicas y las objeciones éticas representan importantes obstáculos en la edición de genes.
2- Aplicaciones de la ingeniería genética
2.1- Medicina: Se utilizan una serie de enzimas, hormonas, vacunas, anticuerpos, anticoagulantes, entre otros provenientes de OMG para el tratamiento de distintas enfermedades:
– En la enfermedad de Wolman los pacientes tienen una deficiencia en Lipasa Ácida Lisosomal. La administración del medicamento Kanuma, obtenido a partir de la clara de huevos de pollos transgenéticos, está revirtiendo las graves complicaciones metabólicas que conlleva esta enfermedad. Este medicamento es un ejemplo de terapia de reemplazo enzimático desde el 2015.
– El angioedema hereditario de tipo I es una enfermedad rara que provoca edemas subcutáneos y en tejidos blandos muy dolorosos. El medicamento Ruconest se produce en la leche de conejas transgénicas está indicado para tratar los ataques agudos de esta enfermedad y por lo tanto las respuestas inmunes inflamatorias. Se comenzó a usar el 2009.
– La diabetes es una enfermedad que afecta a un gran porcentaje de la población humana, pero en 1978 se logró secuenciar la insulina e introducirla en el interior de la bacteria Escherichia coli. Así esta bacteria se transformó en una fábrica de insulina humana transgénica.
Aunque cada medicamento proveniente de un OMG es evaluado indivdualmente para verificar su seguridad para el consumo humano, debido al origen animal de estos es necesario tener en cuenta, antes de administrarlos a los pacientes, las posibles reacciones alérgicas de hipersensibilidad que existan ante las cabras o su leche (en el caso de Kanuma) o de conejas y su leche (en el caso de Ruconest). Este tipo de contraindicaciones se recogen en las hojas informativas de prescripción de cada paciente antes de recetar algún medicamento.
2.2- Industria textil: Se usan plantas transgénicas para la elaboración de fibras de algodón y enzimas en los detergentes para la ropa.
– Más del 82% del algodón mundial es transgénico y con él se fabrican telas y fibras para las distintas prendas de ropas, alfombras, sillones, sábanas, cortinas e incluso billetes. Este tipo de algodón se cultiva desde 1996.
– En la industria de los detergentes y jabones de ropa se utilizan enzimas transgénicas provenientes de organismos extremófilos, como lo que viven en temperaturas muy bajas en la Antártica, como biocatalizadores que quitan las manchas en agua fría.
2.3- Industria de bebidas alcohólicas: Se manipulan diversos tipos de levaduras transgénicas en la producción de vinos y cervezas.
– En el caso del vino este tipo de levaduras modificadas genéticamente sirven para incrementar los aromas varietales por medio de la liberación de terpenos, permiten mejorar los problemas de baja acidez o permitir una mayor estabilidad microbiológica.
– En las cervezas se están recurriendo a diversas cepas de levadura con el fin de bajar la carga calórica al utilizar una enzima capas de degradar el almidón y la dextrina. Otras levaduras transgénicas ayudan a disminuir la acolmatación y acúmulos de b-glucanos para así mejorar la limpieza de los tanques e incluso otras levaduras podrían darle un sabor más fresco por más tiempo.
2.4- Agricultura: Desde hace más de 8.000 años los agricultores y pastores seleccionaban los individuos mejor adaptados. En la actualidad los genetistas modernos utilizan procesos más rápidos y a menor costo. Los genes que se introducen en las plantas pueden provenir de cualquier especie estando emparentada o no, se puede agregar solo un gen dejando el resto del genoma original intacto, se puedo trabajar con técnicas ´´in vitro´´ (fuera del organismo). El mejoramiento de plantas se relaciona con:
– El retraso en la maduración, lo que permite almacenar los alimentos más tiempo y minimizar la pérdida de vitaminas antes que llegue al consumidor.
– La modificación del sabor y el aroma podría tener beneficios indirectos en el consumo de frutas y verduras. En el caso de la creación de cultivos más dulces se les transfieren genes con edulcorantes naturales.
– Se están produciendo ´´fábricas biológicas´´ de fármacos, vacunas y plásticos a partir de cultivos de alfalfa, maíz, arroz, tabaco o banana.
– Se ha desarrollado cultivos tolerantes a bajas o altas temperaturas, sequía, altas concentraciones de sal, entre otros.
En nuestro país está permitido y regulado el uso de cultivos transgénicos para la producción de semillas con fines de exportación, destinados principalmente como servicios de contraestación para el hemisferio norte, y la reproducción controlada de semilla para fines de investigación y ensayos de campo. La superficie que se siembra con semillas transgénicas en Chile depende de la demanda de los mercados, por ejemplo, si los países del hemisferio norte tienen una temporada de alto rendimiento agrícola, entonces las compañías pedirán menor cantidad de semillas para abastecerse en la contraestación. Existen programas de mejoramiento genético en el hemisferio norte en donde se cosechan nuevas líneas y estas se mandan a Chile para realizar pruebas de campo, así la investigación avanza más rápido.
2.5- Alimentación: La biotecnología ha permitido aumentar los contenidos vitamínicos de ciertos cultivos al insertar precursores de la vitamina A, ácido fólico, vitamina E, carotenoides, hierro o zinc.
– El arroz dorado está modificado genéticamente para que sea capaz de producir betacarotenos, el cual es el precursor de la vitamina A y la responsable de darle su característico color dorado. La vitamina A es necesaria para la visión, pero también para la salud de la piel, el sistema inmunitario y la reproducción. Los científicos consiguieron incluir esta sustancia a través de una modificación genética en el arroz, alimento base en los países asiáticos. Con lo anterior se quiere contribuir a solucionar la deficiencia de esta vitamina que causa ceguera en niños.
– Científicos del Servicio de investigación agraria de EEUU han identificado los genes responsables de la producción de la vitamina E en arroz, trigo y cebada. Estos genes de interés los han aislado y transformado genéticamente variedades de maíz. La vitamina E es un poderoso antioxidante que favorece la respuesta inmune, pero también posee un mayor contenido de lisina, uno de los aminoácidos esenciales para nosotros los humanos.
– Un grupo de científicos de la Universidad de Florida han creado una variedad de tomates transgénicos capaces de producir incluso más de 25 veces la cantidad de folato. Si durante el embarazo existe una deficiencia de ácido fólico el futuro bebé podría presentar una enfermedad llamada Espina bífida. Además, esta falta de vitamina B12 se ha relacionado con anemia.
– La yuca es un tubérculo que se consume en el África subsahariana, América del Sur y algunas partes de Asia. Este alimento es rico en calorías, pero carece prácticamente de contenido vitamínico, por lo que científicos suizos han desarrollado mediante la ingeniería genética una variedad de yuca rica en vitamina B6, para mejorar su contenido nutritivo.
3- Transgénicos y controversias
Algunas organizaciones ecologistas, como Greenpeace, postulan que los conocimientos científicos actuales no permiten predecir las consecuencias de la manipulación genética. Incluso citan efectos negativos sobre la salud:
3.1- Aparición de alergias a nuevas proteínas, como en el año 2000 en el caso llamado ´´Maíz Starlink´´, un maíz transgénico no apto para el consumo humano. Del cual encontraron trazas en la cadena de alimentos.
3.2- Aparición de resistencia a antibióticos en bacterias patógenas humanas, ya que algunos OMG utilizan genes antibióticos como marcadores. La asociación médica británica ha prohibido el uso de estos marcadores.
3.3- Aparición de nuevos tóxicos en los alimentos los cuales en animales de experimentación han destruido el recubrimiento celular del intestino delgado.
4- Evidencia científica
Aunque existe un consenso científico internacional que establece que los alimentos derivados de cultivos transgénicos son seguros y que no se ha documentado ningún caso adverso en la salud humana. De hecho, en el año 2004 se publicó un informe financiado por la Unión Europea, en donde un grupo de científicos concluía que ´´los métodos para la evaluación de la seguridad de los OMG son eficientes y garantizan que estos alimentos transgénicos que han pasado estas pruebas son tan seguros y nutricionales como los alimentos convencionales´´. Además, más de 280 instituciones y organizaciones científicas han reconocido la seguridad de los cultivos transgénicos y sus potenciales beneficios.
