organismo genéticamente modificados : ciencias naturales · estas plantas son clones o plantas...

ORGANISMOSGENÉTICAMENTE MODIFICADOS

CIENCIAS NATURALES

Introducción. Una tecnología con futuro ya entre nosotros | La tecnología del ADN recombinante | Sobre híbridos,transgénicos y clones | Biotecnología y transgénicos. ¿Por qué modificar un organismo? | ¿Cómo se obtienenorganismos transgénicos? | Transgénicos en la salud, en la investigación y en el campo | Transgénicos y sociedad

Autor: Dr. Eduardo A. Ceccarelli (UNR y CONICET) | Coordinación Autoral: Dr. Alberto Kornblihtt (UBA y CONICET)

PROGRAMA

DE CAPACITACIÓN

MULTIMEDIALEXPLORALAS CIENCIAS EN EL MUNDO CONTEMPORÁNEO

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2 EXPLORA CIENCIAS NATURALES

E n los últimos sesenta años, labiología ha experimentado un

enorme avance. El advenimiento denuevas metodologías ha permitidoconocer más profundamente el fun-cionamiento celular y la complejidadde los organismos vivos. Hoy en día,la comprensión de los procesos bio-lógicos implica conocer la estructuray el funcionamiento de las moléculasdentro de las células, y su relación conlos fenómenos de desarrollo, de dife-renciación celular y de adaptación almedio. Así, se logra una fina y aca-bada idea del funcionamiento de losorganismos vivos. Las herramientasque han posibilitado este avance co-menzaron a desarrollarse a mediadosdel siglo XX, cuando la estructura delADN fue resuelta y el código genéticodevelado. Sin embargo, no fue hastala década de 1970 cuando se desa-rrollaron técnicas que permiten aislarun fragmento de ADN a partir de ungenoma y luego obtener miles decopias idénticas al fragmento origi-nal. Esto es conocido como "clonar"un fragmento de ADN y se logra me-diante la tecnología del ADN recom-binante.

Nuevas metodologías se han idodesarrollando en estos años. Se di-señaron métodos para fabricar ADNmediante síntesis orgánica, para iden-tificar y analizar ácidos nucleicos yproteínas, para modificarlos y mani-pularlos. Probablemente no existe ra-ma de la investigación en biología, y enotras ciencias, que no se beneficie dela aplicación de la tecnología del ADNrecombinante. Igualmente, muchasactividades productivas actuales utili-zan estas metodologías y han genera-do, y seguramente lo seguirán hacien-do, una amplia repercusión en la vidadel hombre.

Representación del ADN.

INTRODUCCIÓN. UNA TECNOLOGÍA CON FUTURO YA ENTRE NOSOTROS


3ORGANISMOS GENÉTICAMENTE MODIFICADOS

das de aquellas que no lo están. Al cul-tivar la bacteria transformada donde elADN del vector se replicó muchasveces (se amplificó), es posible aislarlonuevamente y disponer de millones decopias del fragmento que interesa.

Una metodología inventada en1985 merece destacarse. UtilizandoADN polimerasa, una enzima que nor-malmente tiene la capacidad de dupli-car el material genético en los orga-nismos vivos, se pueden generar invitro millones de copias de una deter-minada región de ADN, sin la necesi-dad del "clonado" descripto más arri-ba. Este método, conocido como lareacción en cadena de la polimerasa(PCR, por su nombre en inglés) consti-tuye la técnica actual más poderosapara "copiar" genes. Ambas hebrasdel ADN blanco son duplicadas oreplicadas mediante una ADN polime-rasa termoestable que inicia la síntesisde cada hebra a partir de dos peque-

ños fragmentos de ADN, llamadoscebadores o iniciadores, que se apa-rean a una región complementariaespecífica del ADN a amplificar. Estasíntesis se repite varias veces en for-ma cíclica, mediante calentamientosy enfriamientos que separan las he-bras de ADN y los cebadores, permi-tiendo realizar nuevamente una copiapor ciclo de todo el material prove-niente del ciclo anterior. Se logra asíuna amplificación exponencial delADN comprendido entre los sitiosde apareamiento de ambos cebado-res. Esta técnica amplifica fragmentosde ADN que comprenden una longi-tud que puede variar entre 100 y10.000 pares de bases, permitiendoobtener en pocas horas hasta milmillones de copias. No es necesarioconocer la secuencia del ADN molde,sólo es necesario conocer sus regio-nes laterales, a las que se aparean loscebadores.

LA TECNOLOGÍA DEL ADN RECOMBINANTE

E n la tecnología del ADN recombi-nante, varias herramientas deben

utilizarse en forma concertada paralograr el "clonado" de un fragmentode ADN. Inicialmente se realiza uncorte del ADN original utilizando enzi-mas de restricción. Estas proteínas,presentes normalmente en bacterias,han sido aisladas y purificadas.

Cuando se las incuba en un tubo deensayo en determinadas condicionescon el ADN reconocen secuenciasespecíficas de bases, y en ese sitio oen otro cercano producen un corte dela cadena. Existe una gran variedadde enzimas que reconocen distintassecuencias de bases y cortan el ADNen diferentes lugares. Una vez corta-dos, los fragmentos de ADN puedenser aislados y luego combinadosmediante la utilización de enzimas lla-madas ADN ligasas. Estas enzimas tie-nen la capacidad de unir fragmentoscuyos extremos son compatibles: porejemplo, aquellos que provienen delcorte de la misma enzima de restric-ción. Al combinar los ADN prove-nientes de dos lugares distintos de unmismo genoma o de genomas de di-ferentes organismos generamos loque se conoce como moléculas deADN recombinante.

Si el fragmento de interés es ligado aotro ADN llamado vector, que posee lacapacidad de replicarse dentro de unacélula, pueden obtenerse múltiples co-pias. Generalmente, para esto se utili-zan bacterias y el vector es introducidoen ellas mediante un proceso conocidocomo transformación, que involucra lacaptura de moléculas de ADN agrega-das al medio por parte de una célulabacteriana. El vector, además de llevarel fragmento de ADN, posee otras se-cuencias que le confieren propiedadesespecíficas a la bacteria que lo con-tiene −por ejemplo, una resistencia aantibióticos−, lo que permite que lasbacterias transformadas sean separa-

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VECTORES

Al estudiar el material genético bacteriano, seobservó que algunas bacterias poseían natu-ralmente moléculas de ADN circulares que sedenominaron plásmidos, de menor tamañoque sus genomas, las que podían replicarse y mantenerse durante la vida de la bacteria,pasar a su descendencia o transferirse entreellas mediante un proceso conocido comoconjugación. Los biólogos molecularesencontraron en estas moléculas una herra-mienta invaluable. Para ello redujeron eltamaño de los plásmidos, conservando lasregiones esenciales para su función, y logra-ron sistemas conocidos como vectores quepermiten introducir genes foráneos, mante-nerlos y amplificarlos en bacterias. De estemodo, muchos virus bacterianos (bacteriófa-gos) fueron identificados y sus estructuraselucidadas. Estos virus poseen la capacidadde infectar bacterias y propagarse en cultivos,llevando genes que pueden así ser amplifica-dos o introducidos en el material genético delmicroorganismo. Estas herramientas fueron

esenciales para poner a trabajar a las bacte-rias, dado que fácilmente se les podía incluirun gen foráneo y producir una proteína de-terminada. También han sido de suma utili-dad para avanzar con el conocimiento

estructural del material genético de todos losorganismos vivos, dado que permiten obte-ner múltiples copias de un determinado frag-mento de ADN.

Bacteria recubierta por bacteriófagos. Bacteriófago.Micrografía de ADN plásmido.

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Cortesía Ernesto Joselevich



E l hombre ha modificado, inten-cional o inadvertidamente, su

entorno desde que ha habitado el pla-neta. En muchos casos, estas modifi-caciones han involucrado organismosvivos, cuyos genomas se han visto al-terados como resultado de cruzas yselecciones. La familiaridad con quehoy en día recibimos informacionessobre clones y organismos genética-mente modificados nos hace pensarque estos son únicamente el resultadode nuevas tecnologías. Sin embargo,aunque es indudable que la llegadade la metodología del ADN recom-binante ha actuado como motor pa-ra esos cambios, estos han estadoocurriendo en forma natural o pro-movida por el hombre durante siglosy nos rodean en nuestra vida cotidia-na. Como se sabe, los genes de un

organismo condicionan su fenotipo.Estos se heredan como unidades dis-cretas. En una población pueden exis-tir muchas formas para un mismo gen(alelos). Si buscamos el mismo gen endiferentes miembros de una pobla-ción podemos encontrar diferenciasentre ellos. Los organismos diploidescontienen dos alelos para cada gen.Durante la reproducción sexual, cadagameto recibe la mitad de los alelosdel progenitor para cada gen y sólodurante la formación del cigoto, quedará origen a un nuevo individuo, serestablece el doble número de alelos.Esto genera diversidad genética en lapoblación. Si se analiza en detalle elgenoma de dos individuos de la mis-ma especie, seguramente se encuen-tren diferencias. Sin embargo, en de-terminadas situaciones, dos individuosde la misma especie pueden contenerexactamente el mismo material gené-tico. Este es el caso de las plantasobtenidas de gajos, práctica comúnpara reproducir especies ornamenta-les. Estas plantas son clones o plantasclonales de sus progenitoras.

Los biólogos moleculares han logra-do producir clones de animales me-diante una técnica en la que un óvuloes despojado de su núcleo y se colocauno nuevo proveniente de una célulade un tejido del adulto (célula somáti-ca), que posee todo el material ge-nético del individuo original. Luego,mediante un estímulo se desata ladiferenciación de ese cigoto artificial,que dará origen a un nuevo indivi-duo, que será un clon de su progeni-tor. Este proceso es el que habitual-mente se conoce como clonado o clo-nación de un organismo, que difierede la tecnología del ADN recombi-nante.

A veces, la descendencia poseediferencias genéticas considerablesrespecto de sus progenitores. Este esel caso de los híbridos generados por

el hombre. Cuando cruzamos dosespecies distintas con resultadospositivos, es decir, saltando las barre-ras que impiden que los individuos dedistintas especies se crucen, la des-cendencia resultante se la llama híbri-do. En un sentido más amplio, estetérmino a veces se aplica al resultadode las cruzas entre individuos o cepasde una misma especie con diferentescaracterísticas genéticas. En general,el objeto de estas cruzas es obteneralguna propiedad o ventaja fenotípi-ca, como granos de maíz más gran-des o con mejor contenido proteico.Esta práctica es evidente en múltiplesactividades agropecuarias y en la críade animales domésticos. En todos loscasos se está realizando una modifi-cación del acervo genético de unorganismo mediante la cruza y selec-ción del fenotipo deseado. La tecno-logía del ADN recombinante permiteotro tipo de variación del contenidogenético de un organismo. Por ejem-plo, un determinado gen provenien-te de cierto organismo puede ser va-riado e insertado nuevamente en eseorganismo o en otro de su especie.En algunos casos, la modificación ge-nética incluye la incorporación deuno o más genes provenientes de unorganismo en el genoma de otroorganismo de una especie distinta o,más aún, de un reino diferente. Es-tos organismos son conocidos comotransgénicos, y el o los genes quehan sido incorporados se conocencomo transgenes. La naturaleza tam-bién genera transgénicos, aunque demanera más infrecuente y menospublicitada. Por ejemplo, determi-nados agentes infecciosos incorpo-ran material genético al genoma desu huésped, como lo hace la bacteriaAgrobacterium tumefaciens desdehace millones de años con los vege-tales que infecta.

SOBRE HÍBRIDOS, TRANSGÉNICOS Y CLONES

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El agrobacterium tumefaciens se adhiere a las células de lasplantas. El método de la bacteria de transferir el ADN a lasplantas tiene amplias implicaciones para la bioingeniería.



A l igual que la alteración genéti-ca de organismos, los procesos

biotecnológicos han acompañado alhombre por muchos años. La biotec-nología puede definirse en un sentidoamplio como la utilización de organis-mos, sistemas y procedimientos bioló-gicos con el objeto de realizar activi-dades industriales, de producción dealimentos, medicamentos, productosquímicos y de servicio útiles al hom-bre. Cuando tomamos esta amplia de-finición, vemos que desde hace milesde años el hombre ha hecho uso de labiotecnología. A principios de la eracristiana ya se dominaban complejosprocesos de conservación de alimen-tos, como el salado y marinado decarnes, la fabricación de quesos y lafermentación (cerveza, salsa de soja,yogures, etc.). Hace más de 4000 añoslos egipcios leudaban su pan (poseíanmás de 50 variedades) y dominabancon presteza la fermentación alcohó-lica para producir vino. Los sume-rios elaboraban cerveza hace ya unos6000 años. La biotecnología modernanació a mediados del siglo XIX.Cuando la discusión sobre el origen delos procesos de fermentación recorríalos laboratorios de investigación, LuisPasteur demostró la participación ne-

cesaria de microorganismos en losprocesos de fermentación industriales.Hacia fines de ese siglo, el científicoalemán Edward Büchner demostró queun extracto libre de células es capaz defermentar azúcar, produciendo alcoholy dióxido de carbono. En el siglo XX,el enorme conocimiento acumuladopermitió obtener en 1982 insulina hu-mana utilizando bacterias como herra-mienta de producción. Este primercaso de obtención de un producto desuma utilidad para la salud humana,mediante una bacteria transgénica encuyo genoma se introdujo el genhumano de la insulina, representa unexcelente ejemplo sobre la utiliza-ción actual de la tecnología del ADNrecombinante en biotecnología. Estatecnología, en sus inicios restringida alcampo farmacéutico, rápidamente seexpandió a otras áreas, como la indus-tria alimentaria, la textil, del papel ydel cuero, y sus aplicaciones se incre-mentan en forma constante.

Tradicionalmente, la biotecnologíaha mejorado los procesos que utilizamediante la modificación genética delos organismos empleados. Esto hastahace pocos años se realizaba funda-mentalmente de dos maneras. Enmuchos casos, determinadas cepas y/o

cultivos eran sometidos a los efectosde mutágenos químicos o radiaciónpara introducir variabilidad genéticay luego seleccionar los que mostraranmejoras de producción. Esta técnicafue empleada exitosamente en plan-tas, bacterias y levaduras para mejorarla producción de proteínas y antibióti-cos o para aportar nuevas propiedadesa cultivos, y fue particularmente difun-dida durante la revolución verde demediados de siglo pasado. Por ejem-plo, el pomelo rosado proviene de esametodología. Otra posibilidad residíaen la combinación de genomas utili-zando cruzas entre especies compati-bles, o entre las que eran capaces deintercambiar material genético. Estastécnicas, en muchos casos aún utiliza-das, en general implican gran inversiónde tiempo, especialmente durante laetapa de búsqueda del carácter desea-do (por ejemplo, mejor resistencia alcalor de una planta). Además, poseenun alto grado de incertidumbre, dadoque los métodos de modificación nose dirigen específicamente al carácterdeseado sino a todo el material ge-nético del organismo. Cuando se rea-lizan cruzas o hibridaciones para laselección de un determinado carácterpueden aislarse otras propiedades ne-

LA MODIFICACIÓN GENÉTICA EN LA PREHISTORIA

Durante inmensos períodos, el hom-bre prehistórico no alteró su entor-no y se contentó con recoger y, en menor medida, cazar. En la últi-ma vigésima parte de su presenciaen el planeta, durante la edad neolí-tica, comenzó a modificar la natura-leza que lo rodeaba. Probablementeesta haya sido la primera revolucióneconómica de su historia, cuandocomenzó a abastecerse mediante la

producción de alimentos. Duranteeste período comenzó a convivir ydomesticar animales, alterando susciclos de cruza y reproducción. Probablemente ya 10.000 añosatrás se utilizaron caballos, bueyes ycamellos para realizar tareas o movi-lizarse y el perro comenzó a convivircon humanos diferenciándose gené-ticamente de sus antecesores.También en este período apareció la

agricultura, posiblemente de inven-ción femenina. Ya sea por seleccióndeliberada, por cruce casual o cons-ciente, se generaron mejores granosque las semillas de cualquiera de lashierbas silvestres. La conversión deplantas salvajes a cultivadas implicóla inexorable selección de variantesgenéticas, convirtiendo a estas eneternas dependientes del cultivo delhombre.

BIOTECNOLOGÍA Y TRANSGÉNICOS. ¿POR QUÉ MODIFICAR UN ORGANISMO?



luego se cierran, permitiendo la sobre-vida de la célula. También es posibleinyectar ADN dentro de una célulamediante micromanipulación y ob-tener resultados similares. Un métodode introducción de ADN violento peroefectivo es la biobalística. Se utiliza ungas inerte para acelerar partículasmicroscópicas de oro o tungsteno quehan sido previamente recubiertas conADN. Estas microbalas pasan a travésde la pared celular y de las membranasy liberan dentro de la célula el materialgenético que llevan.

Generalmente, el ADN incorporadopor la célula se integra al genomamediante un mecanismo conocidocomo "recombinación no homóloga".Este proceso es muy frecuente endeterminadas líneas celulares y el ADNse inserta al azar en una o más regio-nes del genoma de la célula huésped,haciendo relativamente fácil la obten-ción de líneas celulares transgénicas.Esta modificación puede realizarsesobre cigotos, que luego son transfe-ridos a una madre portadora que hasido preparada hormonalmente pararecibir el cigoto. En ratones, entre el10 % y el 30 % de la descendenciaobtenida posee el transgén inyecta-do. Posteriormente, por cruza y selec-ción puede obtenerse una progeniehomocigota para el transgén.

La obtención de plantas transgéni-cas puede realizarse imitando a la na-turaleza. La bacteria Agrobacteriumtumefaciens naturalmente infecta di-cotiledóneas a través de heridas,transfiriendo una región de un plásmi-do que posee, conocido como "Ti".Esta región, que se incorpora al geno-ma de la célula vegetal, contiene ge-nes que codifican proteínas importan-tes para la infección. Este sistemanatural ha sido modificado de manerade disminuir las alteraciones que pro-duce durante la infección y posibilitarel transporte de genes foráneos. Así,pueden construirse sistemas que inte-gran un gen deseado al genoma deuna célula vegetal para obtener enforma simple plantas transgénicas.

Los científicos dedujeron que otro

gativas provenientes de los organismosinicialmente utilizados, perdiéndose,además, en muchos casos, variabili-dad génica.

La tecnología del ADN recombi-nante evita muchas de las incertidum-bres y de los inconvenientes introduci-dos por las metodologías tradicionalesde mejoramiento de organismos. Noobstante, ha creado nuevas proble-máticas que deben ser analizadas yresueltas. La aplicación cuidadosa y es-tudiada de estas nuevas tecnologíasexpande las posibilidades de desarro-llos antes impensados, como la gene-ración de vías metabólicas completasque permiten la síntesis de compues-tos nunca antes obtenidos en la natu-raleza. Muchos desarrollos generadospor modificación genética de organis-mos producen procesos más econó-micos, menos contaminantes o másseguros para la salud del hombre. Sóloa modo de ejemplo puede mencionar-se que hoy en día la vacuna disponiblecontra el virus de la hepatitis B es unaproteína antígeno de la superficie delvirus cuyo gen es expresado en leva-duras (hongos unicelulares) recombi-nantes, similares a las utilizadas en lafabricación de cerveza. Esto aseguraque la vacuna se encuentre libre deotros agentes contaminantes, espe-

cialmente otros virus, como el del siday la hepatitis C. Esta situación indesea-ble podría suceder si la vacuna fueraobtenida del suero de la sangre depersonas infectadas, como se lo hizoen el pasado.

¿CÓMO SE OBTIENEN ORGANISMOS TRANSGÉNICOS?

Como hemos visto, en los últimosaños la biología celular moderna creósistemas para alterar genéticamentelos organismos vivos. La transgénesisse realiza en dos etapas esenciales. Enla primera, el ADN foráneo debe serintroducido en la célula. Este procesopuede ser llevado a cabo en eucario-tas mediante distintos mecanismos.Por ejemplo, las células de levadurastienen capacidad de incorporar ADNdel medio cuando la gruesa pared quelas rodea es eliminada mediante en-zimas específicas que la digieren. Enesas condiciones, la inclusión de cier-tos iones metálicos favorece la incor-poración del ADN externo. Las célulasde plantas, de animales y de levaduraspueden ser sometidas a un golpe eléc-trico muy breve pero de alto voltaje.Como resultado, la membrana celularse vuelve permisiva al paso de ADN porla aparición de pequeños poros que

La mula, un animal híbrido“histórico”, no transgénico.



camino posible era alterar genes indi-viduales propios del organismo paraobservar el efecto que esto producíaen el vegetal o el animal bajo estu-dio, para solucionar una enfermedado para ganar alguna ventaja genéti-ca. Esta metodología, conocida comoknockout resulta de sustituir el gende interés (funcional) por otro similarque ha sido alterado (convirtiéndoseen no funcional).

El gen modificado es introducido encélulas embrionarias. Una vez que elADN ha alcanzado el interior de lacélula, probablemente la propia ma-quinaria encargada del mantenimien-to del genoma corta y pega el nuevogen alterado en zonas homólogas delmaterial genético de la célula. Estascélulas con un alelo alterado son intro-ducidas en embriones tempranos, quedarán como resultado animales "qui-meras" conteniendo células modifica-das y células no modificadas. Mediantecruza puede investigarse si la muta-ción se ha incorporado a células germi-nales y también obtener animales contodas sus células modificadas, tantoheterocigotas (un solo alelo alterado) uhomocigotas (ambos alelos del gen enestudio alterados). Alterar un gen pue-de dar como resultado diferentes efec-tos en el organismo estudiado. En algu-nos casos, un animal knockout en undeterminado gen es incapaz de sobre-vivir o de ser gestado correctamente.En otros casos, sólo se detecta la apari-ción de un fenotipo diferente. Tambiénpuede ocurrir que la alteración genéti-ca introducida no muestre ningúncambio fenotípico aparente.

TRANSGÉNICOS EN LA SALUD,EN LA INVESTIGACIÓN Y EN EL CAMPO

Si analizáramos cada una de las eta-pas y procesos llevados a cabo en laactualidad para la producción de bie-nes y servicios, nos sorprenderíamosen cuántos de ellos han intervenido enforma directa o indirecta organismosgenéticamente modificados, produc-tos derivados de ellos o conocimien-



tos obtenidos gracias a su utilización.La difusión generalizada hace difícilidentificar actividades del hombre noinfluenciadas por estas nuevas tecno-logías y resumirlas a todas es práctica-mente imposible. La potencialidadeventual de estas metodologías co-rrectamente utilizadas hace prever uncampo de aplicación inmenso. Sólobasta observar los cambios que lasalud humana ha experimentado enlos últimos años para tener una cabalidea del fenómeno. Las ciencias de lavida son las que más se han beneficia-do y han retroalimentado su desarro-llo. La mayoría de las enzimas utili-zadas para el estudio del genoma, suregulación y función provienen de sis-temas de producción transgénicoso modificados genéticamente. Otrasciencias −como la historia, la arqueolo-gía y la medicina forense, entre otras−también utilizan estas tecnologías.

En eucariotas, el conocimiento so-bre procesos fisiológicos y patológi-cos se ha incrementado rápidamentemediante la utilización de animalestransgénicos. Estos han sido emplea-

dos para estudiar inmunología, onco-logía, procesos de regulación génica ypara modelar múltiples enfermedadeshumanas y animales. Más del 80 % delos genes del ratón poseen funcionessimilares o idénticas a las de sus homó-logos humanos. Esto ha hecho quemás del 95 % de la investigación bio-médica que emplea animales transgé-nicos utilice ratones. También se hanutilizado ratas, cerdos, ovejas y vacasen menor proporción.

Igualmente, la utilización de plantastransgénicas ha posibilitado la eluci-dación de determinados mecanismosbiológicos. La utilización de animalesen investigación siempre genera in-quietud y más aún cuando han sidogenéticamente modificados. Dado quesu aporte al conocimiento y a la saludhumana es invaluable, se deben esta-blecer estrictas reglas para que su usoresulte en un mínimo de sufrimientodel animal, como también evitar losriesgos asociados para el hombre y elmedio ambiente.

La aceptación de productos prove-nientes de organismos transgénicos

Plantas transgénicas obtenidas en laboratorio.

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¿QUÉ CAMBIOS TIENE LA SOJA TRANSGÉNICA?

La soja tolerante al herbicidaglifosato con autorización decomercialización se la conocecomo evento 40-3-2. En ellase ha incorporado el genpara la enzima 3-enolpiruvil-shiquimato-5-fosfato sintasa(EPSPS) de una bacteria delsuelo y un pequeño péptidode la planta Petunia hybrida.Esta enzima se encuentrainvolucrada en la síntesis deaminoácidos aromáticos.Además, para que este gense exprese apropiadamente,se han incluido los elementosnecesarios, entre los que seencuentra un promotor delvirus del coliflor y una regiónde poliadelinación del plásmi-do Ti derivado de la bacteriaAgrobacterium tumefaciens.No se han incorporado a esta

nueva planta ni resistencias aantibióticos ni genes de orga-nismos biológicamente dis-tantes. Como resultado, seexpresa una enzima resisten-te a la acción del herbicidaglifosato. En plantas sensibles, el glifo-sato actúa inhibiendo la enzi-ma EPSPS, afectando así laproducción de aminoácidosaromáticos esenciales para lasíntesis de las proteínas de laplanta y, por ende, su creci-miento. La soja así transfor-mada adquiere una ventajaselectiva frente al herbicidaen agrosistemas manejadospor el hombre, sin poseerventaja selectiva en mediossilvestres, por lo que no seconvierte en maleza.


ha sido mucho más amplia en saludhumana. La utilización de la vacunarecombinante contra hepatitis B esaceptada en forma generalizada. Sehan desarrollado y aprobado en dife-rentes países anticuerpos monoclona-les expresados en cultivos de célulasin vitro para el tratamiento de varia-das patologías, desde el tratamientode la artritis reumatoide hasta lafabricación de pastas dentales queimpiden la fijación de bacterias dañi-nas. Los anticuerpos monoclonalesson un descubrimiento del brillantecientífico de origen argentino CésarMilstein, quien aprovechó el hecho deque un determinado linfocito B acti-vado tiene la capacidad de producirun anticuerpo específico y fusionócélulas de mieloma con estos, pudien-do así aislar clones de células llama-dos hibridomas que producen unanticuerpo específico y que puedenmantenerse indefinidamente en cultivo.Estos anticuerpos monoclonales se hanconvertido en invaluables herramientasútiles en investigación, diagnóstico y tra-tamiento de enfermedades.


ENZIMAS

Ante la pregunta ¿en qué utilizamos enzimas?,seguramente pensaremos en nuestra digestión oen el detergente con el que lavamos nuestra ropa.Sin embargo, la utilización de enzimas es frecuen-te en muchos procesos industriales y cientos deproductos que utilizamos cotidianamente hansido modificados o mejorados con ellas. La biotec-nología busca nuevos sistemas de producción deenzimas, más eficientes y económicos, haciendocada vez más uso de organismos transgénicos. Porejemplo, los alimentos para animales monogástri-cos y rumiantes pueden mejorarse con enzimasque destruyen compuestos viscosos o que escin-den otros convirtiéndolos en mejor alimento. Porejemplo, una enzima que hidroliza los fitatos pre-sentes en plantas puede ser agregada a la dieta delvacuno. La enzima ayuda a liberar fosfatos, queserán así asimilados por el ganado. La industria ali-mentaria hace uso habitual de enzimas. Los jugosde frutas se clarifican mediante el agregado deenzimas específicas, aumentando paralelamente elrendimiento a partir de las pulpas procesadas.

También, durante la obtención de vino, enzimasagregadas pueden ayudar a la mejor extracción deljugo de uva, a la liberación de compuestos quedan aroma y sabor al vino, como también mejoranla estabilidad del color y el envejecimiento adecua-do del producto obtenido. La fermentación de lacerveza se puede controlar mejor y acelerar su fil-trado mediante el agregado de enzimas. Otros ali-mentos, como harinas, leches, extractos de carneso vegetales, quesos, productos de soja son mejora-dos por el agregado de nuestras ayudantes anóni-mas. La panificación puede mejorarse en calidad y duración mediante el tratamiento enzimático delas harinas y durante los procesos de amasado. La lista es enorme y sorprendente. La industria del almidón la del papel, la curtiembre, la síntesisde compuestos químicos, farmacéuticos y dediagnóstico emplean enzimas. Hasta los jeanshan sido suavizados y decolorados mediante nue-vos procesos enzimáticos. Tal vez valdría la penapreguntarse en qué actividad humana no utiliza-mos enzimas.

Trabajos de transgénesis en laboratorio. La representación de la estructura de una enzima, la quinosina, utilizada paracoagular quesos. Hoy esta proteína puede ser producida en bacterias y su estructura es idéntica a la purificada de terneros.

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TERAPIA GÉNICA

La terapia génica es una estrategiapara tratar determinadas enferme-dades o alteraciones genéticas.Mediante técnicas avanzadas debiología molecular y celular se modi-fican genes individuales de una per-sona, corrigiendo las anormalidadesque pudieran tener. También la tera-pia génica puede estar orientada acambiar los niveles en que determi-nados genes se expresan y produ-cen proteínas. Otra posibilidad esagregar nuevos genes para cumpliruna función que por alguna razóndebería estar presente en un orga-

nismo y no lo está, o es necesariapara luchar contra alguna patología,como el cáncer, o un agente infec-cioso, como el VIH.El primer caso exitoso de la aplica-ción de esta tecnología data de1990, cuando investigadores delNational Institute of Health de losEstados Unidos trataron a una niñacon una grave alteración genética(conocida como "los niños de bur-buja") que produce una severadeficiencia inmunológica que resul-ta en infecciones severas. Desde laaparición de esta metodología,

múltiples ensayos se han realizadoen animales y considerables pro-gresos se han logrado en el trata-miento de enfermedades humanas.En la medida en que conozcamosmejor la compleja biología del serhumano, mayores posibilidadestendremos de aplicar esta tecnolo-gía para solucionar las enfermeda-des que padece. Puede obtenersemayor información sobre el temaen la página de la SociedadEspañola de Terapia Génica(http://www.uv.es/SETG) o en páginas asociadas a esta.

Organismos transgénicos han sidoempleados para producir antibióticos,vacunas, hormonas, factores de creci-miento o proteínas antivirales. Unainnumerable lista de sistemas dediagnóstico para salud humana y ani-mal utilizan productos provenientesde organismos transgénicos. Estasmetodologías también se emplean enalgunas de las etapas de ensayos parala determinación de calidad de ali-mentos o contaminación ambiental.

En la alimentación también se hanincorporado organismos transgénicoso productos provenientes de ellos. En1992 se aprobó en los Estados Unidosla utilización de quimosina bovina pro-ducida en bacterias como coagulantede la leche para la fabricación de que-sos. Dos años después, el mercadoinglés aceptó este producto y hoy seutiliza prácticamente en todo el mun-do. La producción de vino, jugos, almi-dón, cerveza, alimentos de animales,harinas y productos de higiene y lim-pieza utilizan proteínas que hancomenzado a ser sustituidas por otrasproducidas en microorganismos trans-génicos.

Es en el sector agropecuario donde,por el volumen de transgénicos pro-ducidos, esta tecnología ha tenido elmayor impacto en la opinión pública.

Resultados de un tratamientocon terapia génica: melanomamaligno (arriba) y microsis de

coagulación sin evidencias de células tumorales luego

del tratamiento (abajo).

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La mayoría de los cultivos transgénicoshan sido desarrollados con el fin deobtener resistencia a insectos, a herbi-cidas o a ambos. Un porcentaje menorha sido desarrollado para mejorar lacalidad del cultivo o incrementar suspropiedades agronómicas. Por ejem-plo, se demostró que mediante trans-formación transgénica podían ge-nerarse plantas de tomates tolerantes aterrenos salinos, cuyas hojas acumula-ban sal pero no el fruto, por lo queresultaba totalmente apto para el con-sumo humano. Alrededor de 90 culti-vos diferentes han sido modificados yaprobados en distintos países para suutilización comercial, entre los que secuenta la soja, el maíz, la remolacha,el algodón, el melón, la papaya, labanana, la papa, el arroz, el zapallo, eltabaco, el tomate, el trigo, etc. Unreducido número de cultivos ha sidodesarrollado para generar "fábricasproteicas", alcanzándose desarrollosexitosos para producir diferentes pro-teínas, como insulina humana, anti-cuerpos y lípidos modificados. Ya exis-ten diez cultivos aprobados para laproducción de "biomedicamentos" ymás de 300 ensayos de nuevos pro-ductos se encuentran en curso.

TRANSGÉNICOS Y SOCIEDAD

La adopción de nuevas tecnologíassiempre ha generado respuestas socia-les. Durante los últimos cincuentaaños, el debate público sobre la apli-cación de nuevas tecnologías ha creci-do considerablemente. Esto ha sidoparticularmente relevante en el casode los organismos transgénicos, enespecial cuando son utilizados para elconsumo humano.

Podemos medir el riesgo que involu-cra la utilización de organismos trans-génicos. En muchos casos, el produc-to final que llega a consumo humanoen forma de alimento, medicamento,aditivo, mejorador de productos ali-menticios, etc., no puede diferenciar-se de los producidos en forma natural.Este es el caso de productos naturalesproducidos en organismos transgéni-

cos y luego purificados a partir deestos. Por ejemplo, los aditivos que seutilizan como coagulantes de quesosno se diferencian de la proteína nor-malmente producida en el cuartoestómago de las vacas (cuajo). Esteproducto proveniente de bacteriastransgénicas posee mayor calidad ypureza, y permite mejores rendimien-tos en la producción. No es posible,debido al sistema de purificación,encontrar restos del microorganismoque fabricó la proteína. Un caso similarresulta de la producción de aceites refi-nados a partir de cereales genética-mente modificados. En algunos casos,la variación observada es el resultadode algún cambio ventajoso en la pro-

Soja y maíz resistentes a herbicidas, dos de los productos transgénicosautorizados en la Argentina.

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porción de las distintas grasas de eseaceite, pero no quedan restos deltransgén. En estos casos, los riesgosno se diferencian de los determinadospara el consumo o utilización de pro-ductos convencionales. No obstante,una situación particularmente contro-lada es la utilización de organismostransgénicos en laboratorios de inves-tigación, donde plantas y animalesnunca son liberados al medio ambien-te y todas las cruzas son cuidadosa-mente controladas.

Sin embargo, otras consideracionesdeben hacerse cuando un organismomodificado es liberado al medio am-biente y en especial cuando será utili-zado para producciones en gran esca-



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Plantación de algodóntransgénico, resistente a herbicida.

los contienen. Sin embargo, resultarelevante garantizar la estabilidadgenética y fenotípica de los nuevosorganismos, para asegurarse de quelas ventajas se conserven, así como deque no se incrementen los aspectosnegativos a través del tiempo, y tenerla certeza de que el organismo trans-génico no mostrará efectos adversoso cambios inesperados en un futuro.

En los casos en los que no es posibleevitar la cruza, antes que una variedadtransgénica sea aprobada se debendeterminar las posibilidades de disper-sión del transgén, observando si exis-ten especies compatibles en el entornodonde es liberado el organismo gené-ticamente modificado y si hay algunaposibilidad de transferencia o intercam-bio de genes. También resulta adecua-do observar si el organismo transgé-nico ha ganado alguna ventaja que le

la. Resulta importante determinar siexiste capacidad de cruza entre el or-ganismo transgénico y otros organis-mos de la misma u otra especie. Enalgunos casos, se ha logrado evitaresta dificultad mediante la producciónde transgénicos que no pueden trans-mitir a su descendencia la modifica-ción introducida. Por ejemplo, en lasplantas llamadas transplastómicas, eltransgén ha sido introducido en el ge-noma de una organela, el cloroplasto,y no en el núcleo de las células. Así,como el grano de polen no contiene lainformación genómica de la organelaen la mayoría de las plantas, la capaci-dad de dispersión del transgén y cruzase encuentra enormemente reducida.Otra posibilidad es la utilización degenes llamados "terminadores" queposeen la capacidad de generar semi-llas estériles en aquellas plantas que

permita variar su capacidad de coloni-zar determinados ambientes, convir-tiéndose en plaga o maleza indeseada.De observarse esta situación, no podráser liberado al ambiente.

En muchos casos, las ventajas delorganismo transgénico resultan de laexpresión de una o más proteínas hete-rólogas (provenientes de otro organis-mo). Se deberá verificar, en el caso deque sean utilizados directamente, siestos productos proteicos producenefectos nocivos en humanos o anima-les como consecuencia de su consumo,su aplicación, su procesamiento o de-secho. Estas metodologías son amplias.Las aplicaciones pueden variar conside-rablemente de acuerdo con el organis-mo modificado utilizado, con la formay extensión de su utilización y con otrosmúltiples factores que deben ser consi-derados en cada caso particular. La


TRANSGÉNICOS DE HOY Y DEL FUTURO

Entre los eventos transgéni-cos aprobados en laArgentina encontramos unavariedad de soja y una dealgodón resistentes a herbici-das y cuatro variedades demaíz, tres resistentes a insec-tos y una a herbicidas, todasellas desarrolladas porempresas cerealeras multina-cionales. La aplicación deestas nuevas tecnologías haproducido un profundoimpacto en la forma en quese realiza la producción, en lautilización de agroquímicos yen la conservación de la tie-rra. El área cultivable seexpandirá a zonas más secas,salinas o de temperaturasmás altas, no empleadasactualmente. Todas estasvariables deben ser estudiadasy consideradas a los efectosde poder realizar un correcto

uso de estas especies transgé-nicas incorporadas. Múltiplesdesarrollos orientados a solu-cionar problemas en la saludhumana y en la producción seencuentran usando transgéni-cos, como vacunas en formade frutas, cereales con mejorcalidad alimenticia, productosfarmacéuticos de producciónmás económica. Igualmente, se desarrollaránmúltiples sistemas para eldiagnóstico de enfermedadesy para el tratamiento de ellas.La reparación mediante apli-cación de "terapias génicas"podrá aplicarse en casosespecíficos.


aplicación de transgénicos involucratambién cuestiones éticas y políticassociales que deben ser evaluadas.

Resulta entonces importante ampliarla comprensión de las bases metodoló-gicas de estas tecnologías por parte delos ciudadanos, de manera de posibili-tar la participación activa de la socie-dad en el establecimiento de normati-vas y en la aceptación o no de estasmetodologías, de manera de poderutilizar las máximas potencialidades deellas, disminuyendo al mínimo los ries-gos asociados. En este aspecto, laSecretaria de Ciencia y Tecnología denuestro país ha implementado desdeel año 2001 un Comité de Ética para elanálisis y evaluación de estos temas ysus políticas y legislación.

En este aspecto, la Argentina ha lide-rado mundialmente el establecimientode organismos de control y asesora-miento. Desde 1991 se cuenta con unaComisión Nacional Asesora de Biotec-nología Agropecuaria (CONABIA) queaporta asesoramiento técnico a laSecretaría de Agricultura, Ganadería,Pesca y Alimentos de la Nación enaspectos relacionados con la introduc-ción y liberación al ambiente de orga-

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Las plantaciones de soja transgénica ganan lugar por sobre otros cultivos, pero también sobre terrenos antes no aptos para la agricultura.

nismos transgénicos, especialmente deuso agropecuario. Esta comisión nosólo se ocupa de los organismos trans-génicos autorizados para su explota-ción comercial, ampliamente difundidaen algunas de las ramas agropecuarias,sino también en la recomendaciónpara la autorización de ensayos científi-cos que utilicen estos organismos, yasea en invernaderos o en parcelas limi-tadas de campo.

Como hemos visto, la transgénesisen sí no es mala. Más aún, en muchoscasos es un proceso normal que ocu-rre en la naturaleza. Es el hombrequien debe orientar adecuadamentesu aplicación tecnológica de maneraque resulte en un beneficio para lasociedad.

La Argentina ha fundado sus nor-mativas en el estudio de los riesgosque específicamente implique para lasalud humana, para el medio ambien-te y para la producción en general. Enla actualidad existen siete variedadestransgénicas con autorización decomercialización y un promedio de 70ensayos permitidos para investigaciónpor año desde 1997 al presente.



Podemos caracterizar la biologíacelular y molecular actual comouna tecnociencia, en el sentido de una disciplina compleja en laque los aspectos teóricos permi-ten intervenciones potentessobre el mundo, pero a su vez lastecnologías que se van creandogeneran nuevos problemas con-ceptuales y amplían el campo dela investigación científica.

Dentro del concepto de tecno-ciencia usamos el término "tec-nología" en un sentido que sealeja bastante de la idea tradicio-nal. Este fascículo define la bio-tecnología como "la utilizaciónde organismos, sistemas y proce-dimientos biológicos con el objetode realizar actividades industriales,de producción de alimentos, me-dicamentos, productos químicos y de servicio útiles al hombre".Esta definición abarcadora preten-de cubrir las diferentes modalida-des que fue asumiendo, a lo largode la historia, el uso de los seresvivos con la finalidad de mejorar la

calidad de vida del ser humano.Pero en esta extensa historia de

la biotecnología podemos distin-guir al menos tres etapas. La pri-mera, más bien artesanal o técni-ca, tiene que ver con saberesexperienciales, poco formaliza-dos, transmitidos de generaciónen generación y mejorados porensayo y error. Varios ejemplosparadigmáticos de esta primerabiotecnología se mencionan en eltexto: la conservación de alimen-tos, la fermentación y el leudado.

Una segunda etapa podría serpensada como la aplicación de sa-beres científicos a problemas par-ticulares. Algunos modelos bioló-gicos, como la microbiología o lagenética mendeliana, sirven desustento a la intervención sobre larealidad con el fin de mejorar pro-cesos relacionados con la salud y la alimentación. En el texto sesitúa esta segunda biotecnologíaen el período comprendido entre1850 y 1950 aproximadamente,y se proveen ejemplos como lacruza y la hibridación en la agri-cultura y la ganadería.

La tercera etapa, reciente, de labiotecnología está sustentada en

los avances en el conocimiento dela biología de la célula a nivelmolecular. Una de las herramien-tas más poderosas de esta terceraetapa, tal cual se explica con deta-lle en el texto, es la tecnología delADN recombinante.

Una cuestión importante susci-tada por la biotecnología actual esel planteamiento de lo que seconoce como asuntos sociocientí-ficos. Temas como la clonación,los transgénicos, la eugenesia y laeutanasia se prestan al debatepúblico por sus múltiples impli-cancias médicas, sociológicas,ecológicas, políticas, económicas,filosóficas, religiosas y, sobre todo,éticas. La toma de decisiones enestos asuntos es una tarea colecti-va que necesita de negociacionesy consensos, y para la cual elconocimiento tecnocientífico porsí solo no es suficiente, pues todoslos demás aspectos involucradoshan de tomarse en consideración.

Se llama axiología a la parte dela epistemología dedicada a estu-diar la cuestión de los valores enlas ciencias. La relación entre cien-cia, por un lado, y valores y ética,por otro, es tensa y compleja. La

imagen ingenua acerca de la inves-tigación científica "pura" la pre-senta como un proceso neutral yrelega sus implicancias "buenas omalas" a la aplicación que se hagade ella. Sin embargo, la separaciónno es tan sencilla, pues los valoresque se sostienen son fundamenta-les para establecer los problemascientíficos que se estudian, lasmetodologías que se emplean y lasfinalidades que se persiguen.

La mirada axiológica sobre laciencia queda ejemplificada en laúltima parte del fascículo.Primeramente, se habla de la mul-titud de aspectos científicos y tec-nológicos implicados en los culti-vos transgénicos (por ejemplo, laposibilidad de que el transgén setraslade a otras especies o de quelas proteínas heterólogas seannocivas), y luego se añaden losaspectos "extracientíficos", queinteractúan de forma complejacon el conocimiento. Entre esosaspectos, se mencionan las políti-cas nacionales, la economía y laética que subyacen en las decisio-nes implicadas, que pueden afec-tar al mundo en escalas de tiempoy espacio insospechadas.

EPISTEMOLOGÍA Agustín Adúriz-Bravo

Bibliografía Alberts, B., D. Bray, K. Hopkin, et al.: Introducción a la biología celular,

Buenos Aires, Panamericana, 2006.Curtis, H. y N. Sue Barnes: Biología, Buenos Aires, Panamericana, 2000. Izquierdo Rojo, Marta: Ingeniería genética y transferencia génica,

Madrid, Pirámide, 2001.Lodish, H., J. Darnel, A. Berk, et al.: Biología celular y molecular,

Buenos Aires, Panamericana, 2005.Parekh, S. R. (ed.): The GMO Handbook, Humana Press, Totowa, 2004.

AgradecimientosEl equipo de Publicaciones de la Dirección Nacional de Gestión Curricular yFormación Docente agradece a las siguientes instituciones y personas porpermitirnos reproducir material fotográfico y colaborar en la documenta-ción de imágenes: National Cancer Institute (EE.UU); Instituto Nacional deTecnología Agropecuaria (Argentina); Dr. Stephen Wade, Institute ofBiological Sciences (EE.UU); E. Schraner Institutes of Vet. Anatomy andVirology; Ernesto Joselevich.

Coordinadora del Área de CienciasNaturales, Lic. Nora BahamondeCoordinadora del Área de DesarrolloProfesional, Lic. Silvia StorinoCoordinadora del Programa deCapacitación Explora, Lic. Viviana CelsoCoordinadora de Publicaciones,Lic. Raquel Franco

Coordinación y documentación, Lic. Rafael BlancoEdición, Lic. Gonzalo BlancoDiseño y diagramación, DG María Eugenia MásCorrección, Norma A. Sosa Pereyra

www.me.gov.ar

Ministro de Educación, Ciencia y Tecnología, Lic. Daniel Filmus

Secretario de Educación, Lic. Juan Carlos Tedesco

Subsecretaria de Equidad y Calidad, Lic. Alejandra Birgin

Directora Nacional de Gestión Curricular y Formación Docente,

Lic. Laura Pitman


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