La Biotecnología se encuentra con la Ingeniería Genética.

¿En qué piensas cuando escuchas el término Biotecnología? Es probable que lo primero que llegue a tu mente sean productos tecnológicos como las vacunas de ARN o los cultivos transgénicos. Sin embargo, la biotecnología es un área muy antigua que se remonta al origen de las civilizaciones humanas donde se aplicaron seres vivos o parte de ellos para obtener productos. Por ejemplo, la utilización de levaduras para producir pan o de microorganismos para producir queso. Así es, el pan, el queso, el vino, la cerveza o el yogurt son algunos ejemplos de productos de la biotecnología tradicional.

Entonces ¿Cómo pasó la biotecnología de ser la tía aburrida de la industria alimenticia a convertirse en la hermana innovadora de la biomedicina? ¿Cómo pasó de utilizar procesos antiguos para obtener productos cotidianos, a ser la encargada de desarrollar productos modernos a través del uso de tecnologías de última generación? Bueno, lo que sucedió fue que en los años 80 conoció a una amiga que la revolucionó para siempre… la ingeniería genética.

La ingeniería genética es el conjunto de técnicas que nos permiten manipular el material genético de las células (ADN) de manera que podamos modificarlo o incluso transferirlo de un organismo a otro. Con un buen conocimiento de bioquímica y biología molecular, la potencialidad de la ingeniería genética es enorme, ya que al modificar o transferir genes podemos inducir la expresión de características especificas en diferentes organismos. El ejemplo más conocido es la producción de la insulina a partir de bacterias genéticamente modificadas, donde el gen de la insulina humana es insertado en el material genético de una bacteria para que esta utilice su maquinaria celular y sintetice la proteína convirtiéndose en una biofábrica altamente eficiente. Existen diversos ejemplos de aplicaciones de la ingeniería genética, por lo que elegí tres que muestran la utilización de diferentes metodologías en varios campos de la biotecnología y que además son extraordinarias obras de ingeniería.

Salmón Genéticamente Modificado.

El salmón común o del Atlántico es muy apreciado por su sabor y valor nutricional; puede ser obtenido por la pesca tradicional, pero la mayor parte se obtiene de granjas acuícolas. La empresa AquaBounty Technologies modificó genéticamente al salmón, permitiendo que alcance el tamaño comercial en 16 a 18 meses en lugar de los 3 años que tarda el salmón natural. Por lo tanto, aunque el salmón genéticamente modificado o AquAdvantage no es más grande que el salmón no modificado, alcanza el mismo tamaño en menos tiempo. Esto implica que habrá mayores niveles de producción y una huella ambiental menor al consumir 25% menos alimento. ¿Cómo consiguieron esto? El salmón normalmente produce hormona de crecimiento durante el periodo de primavera/verano y detiene su crecimiento en otoño/invierno. Sin embargo, el salmón AquAdvantage contiene un transgén formado por la hormona de crecimiento del salmón Chinook del Pacifico y regulado por el promotor del gen de una proteína anti-congelante de la anguila, la cual se expresa cuando baja la temperatura y permite que el salmón transgénico crezca durante todo el año.

Tomates fortificados con vitamina D

La vitamina D es un nutriente importante que participa en la absorción del calcio en los huesos, además de tener funciones en los sistemas muscular, nervioso e inmune.  Desafortunadamente, son pocos los alimentos que la contienen de forma natural y los que la contienen son de origen animal como el salmón o el atún, lo que resulta ser un problema para personas sin acceso a productos cárnicos o que tienen una dieta basada en vegetales. El tomate contiene provitamina D en sus hojas, pero no se acumula en el fruto debido a que se utiliza para la síntesis de colesterol y esteroides. La provitamina D es un precursor que, gracias a la acción de la luz ultravioleta, puede convertirse en vitamina D. Recientemente, investigadores del Centro John Innes utilizaron edición genética con CRISPR-Cas9 para inactivar la enzima S17-DR2 que se encarga de convertir la provitamina D en colesterol propiciando la acumulación de provitamina D en el tomate. Después, expusieron la fruta a la luz ultravioleta por una hora y encontraron niveles elevados de vitamina D; un tomate editado genéticamente tiene una cantidad de vitamina D similar a la encontrada en 2 huevos. La edición genética con CRISPR-Cas9 es una tecnología reciente que ha demostrado ser bastante precisa, sencilla y económica; nos permite “reescribir” la información genética de una célula como si se tratara de un procesador de textos para obtener características interesantes sin utilizar secuencias de ADN que provengan de otros organismos. De esta manera, la edición genética consigue separarse de la infundada mala reputación de los cultivos transgénicos, que ciertos grupos de presión han promovido de manera sistemática durante años.

Vacunas de ARN mensajero

Las vacunas clásicas están hechas de virus atenuados o inactivados para que el sistema inmune pueda reconocerlos fácilmente, producir anticuerpos específicos y guardar un registro de ellos con el objetivo de estar preparado para la batalla en una infección real. Sin embargo, no es necesaria la presencia de todo el virus para desencadenar una respuesta inmunológica, basta con identificar cuál proteína viral es la que reconoce nuestro sistema de defensa y sintetizarla para tener una vacuna que funcione correctamente. Bajo este principio funcionan las vacunas de ARN contra el COVID-19, como la Pfizer-BioNTech y la Moderna, que utilizan una porción inofensiva del virus para inducir la producción de anticuerpos. Particularmente, se introduce un ARN mensajero con la información detallada sobre como fabricar una proteína de superficie del COVID-19, la proteína S. Una vez dentro de la célula, la maquinaria de producción de proteínas de la célula tomará el ARN mensajero con la información del gen viral y comenzará a fabricar una enorme cantidad de proteína S lo que encenderá las alarmas de nuestro sistema inmune, el cual responderá con la producción de anticuerpos contra la proteína mencionada, actualizará su “base de datos” y, en consecuencia, estará listo para defendernos cuándo el virus ingrese a nuestras células.

No cabe duda que en los últimos 30 años la biotecnología moderna ha estado constantemente a la vanguardia del desarrollo científico y tecnológico a nivel mundial, sin embargo, con la llegada e incorporación de nuevas tecnologías de manipulación y modificación genética, es claro que lo mejor aún está por llegar. Si bien estas tecnologías implican retos éticos y legales sobre los que hay que trabajar como sociedad, la biotecnología moderna promete soluciones a muchas problemáticas alimentarias, ambientales y de salud que ya están complicando el futuro de nuestra civilización y de la vida en nuestro planeta. 

Referencias

• U.S. Food & Drug Administration. AquAdvantage Salmon. https://www.fda.gov/animal-veterinary/intentional-genomic-alterations-igas-animals/aquadvantage-salmon
• Li, J., Scarano, A., Gonzalez, N.M. et al. Biofortified tomatoes provide a new route to vitamin D sufficiency. Nat. Plants (2022).  https://doi.org/10.1038/s41477-022-01154-
• 6https://espanol.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/vaccines/index.html