domingo, 6 de febrero de 2011

Nanotecnología y medicina

A nadie se le escapa que la Nanotecnología es una ciencia que está
empezando a ocupar un espacio relevante en nuestra sociedad. Los
medios de comunicación, las administraciones públicas, las
universidades y los centros de investigación hacen referencia
constantemente a esta rama de la ciencia que se ocupa de lo "nano", es
decir, del control del comportamiento y de la estructura fundamental
de la materia en el ámbito atómico y molecular. A escala nanométrica,
los principios de la física y las propiedades de los materiales que se
observan son normalmente distintos, siendo necesario recurrir a la
física cuántica para poder entender ese nuevo comportamiento. Son,
precisamente, los efectos cuánticos los que van a permitir desarrollar
nuevos materiales y procesos.

La nanotecnología es ya una realidad y actualmente existen en el
mercado varios productos desarrollados a través de las
nanotecnologías. Se tratan de productos sanitarios (vendajes, válvulas
cardíacas,…), pinturas resistentes al rallado, lociones solares y
telas antiarrugas y anti-manchas.

De entre todos los materiales nanotecnológicos disponibles, cabe
destacar los nanotubos de carbono por sus aplicaciones actuales y su
gran futuro. Los nanotubos de carbono, similares a pequeñas láminas de
grafito enrolladas con diámetros nanométricos y longitudes del orden
de micras, son materiales únicos con propiedades mecánicas,
eléctricas, ópticas, térmicas y químicas excepcionales que los hacen
aptos para mejorar numerosos productos ya existentes e incluso para
generar otros nuevos.

Muchos son los productos que actualmente se benefician de los
nanotubos de carbono, como las pantallas planas que utilizan los
nanotubos como emisores de campo o el refuerzo de accesorios
deportivos como raquetas de tenis o bicicletas.

Tanto es así, que Bayer inauguró en febrero de este año la fábrica de
nanotubos de carbono más grande del mundo. La nueva planta, situada en
el parque químico de Leverkusen, ha costado 22 millones de euros y
tiene una capacidad de producción anual de 200 toneladas de Baytubes,
los nanotubos de carbono de Bayer. En 2007, Bayer puso en
funcionamiento una planta piloto similar a esta con capacidad para
producir 60 toneladas de Baytubes con lo que se convirtieron en una de
las pocas empresas de todo el mundo capaces de fabricar a escala
industrial nanotubos de carbono. Los Baytubes se usan en diversas
áreas, por ejemplo añadidos a termoplásticos para darles más
conductividad o al aluminio con lo que este eleva enormemente su
dureza (www.baytubes.com).

En medicina, los nanotubos de carbono se plantean como una promesa
revolucionaria Aunque todavía no hay aplicaciones reales, el esfuerzo
investigador en esta área es muy grande dado el enorme potencial que
poseen para realizar diferentes funciones. Destaca la investigación
para la liberación de fármacos: medicamentos encapsulados en el
interior de nanotubos de carbono podrían ser ingeridos y transportados
a través del torrente sanguíneo hasta el punto donde tienen que ser
administrados. Además de conseguir así gran efectividad en los
medicamentos, se evitarían los efectos secundarios presentes en la
mayoría de los fármacos que tomamos actualmente, mejorando la calidad
de vida de personas sometidas a agresivos tratamientos contra ciertas
enfermedades como el cáncer. Además se evitarían las inyecciones
periódicas, pues el nanotubo se puede incorporar vía oral y viaja
hasta el lugar exacto donde el medicamento tiene que hacer su función.

Los nanotubos de carbono son sustancias adecuadas para ser portadores
de fármacos porque:

- no interaccionarían con éste, conservando por tanto su integridad
- son suficientemente resistentes como para no ser alterados durante
el tránsito por el interior del cuerpo
- por el hecho de estar formados por carbono, sustancia básica en el
organismo, es de esperar que sean totalmente biocompatibles y que
pudieran descomponerse y excretarse después de liberar el fármaco.
- hay estudios que demuestran que el reducido tamaño de los nanotubos
de carbono los capacita para penetrar en el interior de las células,
requisito necesario para esta aplicación.

Por tanto, los nanotubos de carbono dejarían obsoletas terapias
farmacológicas tradicionales que implican resistencias o efectos
secundarios.

Bibliografía:
- María Jesús Rivas Martínez, José Román Ganzer y María Luisa Cosme
Huertas del Círculo de Innovación en Materiales, Tecnología
Aeroespacial y Nanotecnología. Informe de Vigilancia Tecnológica
madri+d "Aplicaciones actuales y futuras de los nanotubos de carbono".
Página 21-66.
-Kam, N.W., et al. Carbon nanotubes as multifunctional biological
transporters and near-infrared agents for selective cancer cell
destruction. Proceedings of the National Academy of Sciences doi:
102(33):11600-5 (2009)
-http://www.nanotubosdecarbono.com/
-http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/diccionario/nanotubos.htm

NOMBRE:Alexander sayago Maldonado C.I:16232455
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Microchips en el diagnóstico del cáncer

La metástasis es la principal causa de muerte en pacientes con cáncer.
Para alcanzar otros órganos lejanos, las células tumorales deben
acceder al torrente sanguíneo, y así viajar hasta otros tejidos. Por
ello, detectar y estudiar las células circulantes tumorales (en
inglés, CTCs) en la sangre de pacientes con cáncer mediante un método
poco invasivo permitiría caracterizar y monitorizar el desarrollo de
la enfermedad, así como detectar procesos metastásicos en sus fases
iniciales, de una forma mínimamente agresiva para el paciente. Su baja
concentración en sangre (1 de cada 109 células sanguíneas) hace
difícil su aislamiento, por lo que numerosos grupos de investigación
centran actualmente sus esfuerzos en diseñar sistemas para detectar y
aislar CTCs de sangre de pacientes.


Este mismo año, un grupo de científicos españoles del Instituto de
Acústica (CSIC), del Hospital General Universitario de Elche
(Alicante) y del Centro de Investigaciones Tecnológicas IKERLAN
(Guipúzcoa), ha publicado un microchip para separar estas células de
la sangre mediante ultrasonidos (1). El dispositivo consiste en un
chip de plástico con una canal central por el que pasa la sangre
mientras se aplican ultrasonidos de forma transversal. Según explican
los autores, "La fuerza de radiación que ejerce la onda ultrasónica
provoca que las células tumorales, que se distinguen del resto por su
tamaño y densidad, sean conducidas hasta ese punto, y posteriormente,
recolectadas". Las CTCs no son alteradas por este sistema, lo que
permite que posteriormente sean analizadas.

Recientemente, un grupo de investigadores del Massachusetts General
Hospital (Boston) ha publicado también el diseño de un nuevo
micro-chip para aislar CTCs (2). En este caso, el dispositivo, que
denominan HB-Chip, está montado sobre un cristal y recubierto en su
interior por anticuerpos frente a la molécula de adhesión de células
epiteliales (EpCAM), que aparece expresada en la mayoría de células de
carcinoma. Este sistema mejora el CTC-Chip que diseñaron en 2007
científicos del mismo grupo (3), mediante la generación de un sistema
de ranuras en espiga que genera un flujo turbulento para facilitar el
acceso de las células a los anticuerpos, aumentando el porcentaje de
células capturadas. La apertura del sistema permite también un fácil
acceso a las células retenidas para posteriores estudios.

Estos sistemas y otros muchos continúan actualmente en estudio para
mejorar su eficiencia y permitir su utilización clínica a gran escala.
Según explica Itzíar González (CSIC), el análisis de muestras de
biopsias son el mejor método de estudiar un tumor, pero este tipo de
dispositivos permitirían detectar las fases tempranas de la
enfermedad, lo que es difícil de realizar en el caso de las biopsias.
Por tanto, la aplicación de forma rutinaria de chips que aislen CTCs
permitirá el diagnóstico del cáncer de forma precoz y la aplicación de
un tratamiento más apropiado a cada paciente.

Referencias:
1.González I. et al. (2010) A polymeric chip for micromanipulation and
particle sorting by ultrasounds based on a multilayer configuration.
Sensor and Actuators B: Chemical 144(1): 310-317.
2. Stott S.L. et al. (2010) Isolation of circulating tumor cells using
a microvortex-generating herringbone-chip. PNAS 107(43):18392-18397.
3.Nagrath S. et al. (2007) Isolation of rare circulating tumour cells
in cancer patients by microchip technology. Nature
450(7173):1235-1239.
4.http://www.plataformasinc.es/esl/Noticias/Desarrollan-un-microchip-ultrasonico-para-separar-celulas-tumorales-de-la-sangre
5. http://www.sciencedaily.com/releases/2010/10/101012151242.htm

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La Biotecnología aplicada a la Medicina

Si empezamos por el principio, se debe definir qué es la Biotecnología
y cuales pueden ser sus aplicaciones. Así pues, la Biotecnología
consiste en la utilización de seres vivos sencillos (bacterias y
levaduras) y células eucariotas en cultivo, cuyo metabolismo y
capacidad de biosíntesis se utilizan para la fabricación de sustancias
específicas aprovechables por el hombre. La Biotecnología permite,
gracias a la aplicación integrada de los conocimientos y técnicas de
la bioquímica, la microbiología, la ingeniería química, y, sobre todo,
la ingeniería genética, aprovechar en el plano tecnológico las
propiedades de los microorganismos y los cultivos celulares. Permiten
producir a partir de recursos renovables y disponibles en abundancia
gran número de sustancias y compuestos.

Se ha producido un claro avance en este campo quedando claramente
diferenciadas la Biotecnología tradicional de la moderna. La
Biotecnología tradicional empleaba microorganismos, como bacterias,
levaduras y mohos, para producir diferentes alimentos, como el pan,
queso, vino o cerveza. En cambio, hoy en día utiliza microorganismos
modificados genéticamente, mediante técnicas de Ingeniería Genética.

Una breve definición de Ingeniería Genética: es una parte de la
Biotecnología que se basa en la manipulación de genes para obtener
sustancias específicas aprovechables por el hombre. Se trata de aislar
el gen que produce la sustancia, e introducirlo en otro ser vivo que
sea más sencillo (y barato) de manipular; lo que se consigue es
modificar las características hereditarias de un organismo de una
forma dirigida por el hombre, alterando su material genético.

Si nos paramos a pensar en las aplicaciones la lista se hace infinita,
ya que se puede aplicar en muy distintos campos como alimentación,
agricultura, ganadería, medio ambiente o medicina. Una de sus
aplicaciones en medicina más esperanzadora es la Terapia Génica, que
permite tratar a personas con enfermedades genéticas. Mediante este
tipo de terapia se puede curar enfermedades debidas a la presencia de
un gen defectuoso. La técnica empleada consiste en introducir el gen
sano en el individuo y que luego sus células produzcan la proteína que
necesita. Este es el método que se emplea para el tratamiento de
enfermos con fibrosis quística (enfermedad producida por un gen
recesivo). En 1989 se identificó el gen causante de la misma, lo que
permite determinar, mediante un análisis de DNA, si una persona es
portadora o no.

Por ejemplo, una de las principales vías de investigación actuales es
la de marcar genéticamente a las células tumorales de un cáncer para
que el organismo las reconozca como extrañas y pueda luchar contra
ellas. Esta técnica se puede aplicar en enfermedades con alta
incidencia, con el beneficio que eso reporta, como cáncer (melanoma,
riñón, ovario, colon, leucemia, pulmón, hígado, próstata,…), fibrosis
quística, hipercolesterolemia, hemofilia, artritis reumatoide,
diabetes o VIH.

Hay muchas proteínas con un alto interés médico y económico, como
antibióticos, enzimas, hormonas (insulina, hormona del crecimiento,
eritropoyetina, …), vacunas (vacunas comestibles), proteínas
sanguíneas (seroalbúmina, factores de coagulación,…), interferón, y un
largo etcétera. Dando un paso más entramos en el campo de la
nano-Biotecnología mediante el cual se puede acceder a nuevos
tratamientos locales, que no afectan el organismo entero, por ejemplo
en los trasplantes de médula ósea, la investigación con células madre,
la terapia genética, el cáncer o la hemólisis.

De esta forma resulta posible trabajar con sistemas de diagnóstico cada vez más
diminutos para seleccionar células determinadas. Así, por ejemplo, en
el tratamiento del cáncer de mama, con la ayuda de partículas
magnéticas se pueden eliminar células malignas aisladas y la paciente
evitaría así una intervención quirúrgica. La nano-Biotecnología se
considera la ciencia clave del siglo XXI, que promete progresos
revolucionarios y nuevas terapias. La Biotecnología es una ciencia en
auge, de la que se hacen eco políticos, periodistas, farmacéuticas,
médicos y la sociedad en general. Por ello, es de gran utilidad la
realización de congresos y encuentros entre diferentes profesionales
que aportan diferentes puntos de vista. Uno que se celebró
recientemente (5 de noviembre de 2010) fue el organizado por el CIEMAT
(Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y
Tecnológicas) y que tuvo por título "Curso de Biotecnología aplicada a
la Salud". En él se abordó , por ejemplo, el uso de fármacos
biotecnológicos (los cuales emulan a factores biológicos naturales con
la finalidad de potenciar o inhibir un efecto biológico determinado),
que representan el 20 por ciento del total de medicamentos disponibles
en el mercado y el 50 por ciento de los nuevos fármacos en desarrollo.
También hubo especial interés en nuevos anticuerpos monoclonales,
proteínas recombinantes o vacunas.

Referencia Bibliografía:
www.porquebiotecnologia.com.ar
www.lavozlibre.com
www.salud.com
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/Genetica2/contenido4.htm
www.educacion.es
– "Biotecnología aplicada a la Medicina" J.F.Tresguerres, Jesús
A.Fernández-Tresguerres
Hernández. Ediciones Díaz de Santos, 2003.

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Estimulación de la contracción muscular con proteínas fotosensibles

Investigadores de la Universidad de Stanford han sido capaces de
inducir contracción muscular utilizando luz. En el estudio se
utilizaron ratones genéticamente modificados cuyas neuronas estaban
cubiertas con proteínas fotosensibles.

Esto permite a los científicos reproducir con más precisión la orden
de contracción muscular, lo que lo convierte en una valiosa
herramienta de investigación. También creen que ésta técnica podría
algún día tener aplicaciones prácticas desde la recuperación de
movimiento en miembros por daño espinal o cerebral, hasta combatir la
espasticidad de una parálisis cerebral.

El estudio se publicó el 26 de Septiembre de 2010 en Nature Medicine.
Se empleó una tecnología llamada "Optogenetics", la cual se basa en
insertar un gen de algas (Chlamydomonas reinhardtii y Volvox carteri)
en el genoma de los animales de laboratorio. Éste gen codifica para
una proteína que es fotosensible y se sitúa en la superficie de la
membrana de las neuronas; así al iluminarlas con una determinada
longitud de onda, se excitan y provocan la contracción de los músculos
inervados.

Es la primera vez que se utiliza la tecnología "Optogenetics"
(inventada en la Universidad de Stanford para otro estudio) en el
sistema nervioso periférico de mamíferos.

Las neuronas motoras parten de la médula agrupadas formando nervios
hasta alcanzar los músculos (cada neurona inerva un conjunto de
células musculares formando una unidad motora).

Las unidades motoras pueden ser de distinto tamaño, las pequeñas, que
tan sólo inervan varias fibras (células) musculares, o las grandes,
que inervan cientos de ellas. Las pequeñas son las que se contraen
antes y sus músculos son los que realizan actividades de precisión,
como coser, dibujar y tardan más en agotar las reservas de glucógeno.
Las grandes, son las que mueven los músculos más potentes, los que
consumen rápidamente dichas reservas.

Las tentativas anteriores de restaurar la función motora perdida
usando secuencias programadas de impulsos eléctricos que se introducen
a través de un cinturón colocado alrededor de un nervio, han permitido
a las personas que padecen parálisis, caminar algunos minutos.
Desafortunadamente, las fibras de los nervios grandes tienen más
respuesta que las pequeñas al estímulo eléctrico, así los músculos se
contraen de forma incorrecta, primero los músculos potentes y luego
los de precisión, por eso se produce tal fatiga después del
movimiento.

Para el estudio publicado en la revista, el autor principal, Michael
Llewellyn, PhD del laboratorio de Delp, formó un cinturón óptico de
diodos alineados que podían colocarse alrededor de los nervios
ciáticos de los ratones cuyas neuronas exponían en su membrana los
fotorreceptores. Los LED emitían breves impulsos de luz azul a una
intensidad suficientemente alta como para penetrar profundamente en el
nervio, asegurando que todas las fibras que lo formaban, eran
perfectamente estimuladas. De este modo se observó que el orden de
contracción fue el adecuado, tal y como se produce en condiciones
normales.

Usando varias medidas, los investigadores comprobaron que la
estimulación óptica conservaba un tercio de la fuerza inicial tras 20
minutos de estimulación y que la estimulación eléctrica dejaba los
músculos exhaustos a los 4 minutos. Esto es debido a que las fibras
que inervan los músculos de precisión, se estimulan más fácilmente con
luz que con la estimulación eléctrica directa.

El objetivo es introducir en humanos los genes para obtener membranas
neuronales fotosensibles e implantar cinturones fotosensibles por
microcirugía en los nervios dañados, de este modo permitir mediante
impulsos de luz controlados por ordenador, que los pacientes puedan
recuperar la funcionalidad perdida.

Referencia Bibliografica:

http://bioengineering.stanford.edu/
http://www.stanford.edu/group/dlab/optogenetics/
http://www.nature.com/nm/journal/vaop/ncurrent/pdf/nm.2228.pdf
-Zhang F, Gradinaru V, Adamantidis AR, Durand R, Airan RD, de Lecea L,
Deisseroth K. Optogenetic interrogation of neural circuits: technology
for probing mammalian brain structures. Nat Protoc. 2010;5(3):439-56.
Epub 2010 Feb 18
-Michael E Llewellyn, Kimberly R Thompson, Karl Deisseroth & Scott
LJournal name:. Orderly recruitment of motor units under optical
control in vivo. Nature MedicineVolume: 16 ,Pages: 1161–1165Year
published: (2010)

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La papa y la biotecnología

La conservación in vitro, los marcadores moleculares y las técnicas de
recombinación del ADN están creando nuevas oportunidades en la
producción y elaboración de la papa.

La industria de la papa ha aprovechado los más importantes
descubrimientos recientes sobre la genética, la fisiología y la
patología de la planta.

La micropropagación está ayudando a los países en desarrollo a
producir tubérculos "semilla" económicos y libres de enfermedades, e
incrementar la productividad.

Los marcadores moleculares ayudan a encontrar las características
convenientes que hay en las colecciones de papas, lo que contribuye al
mejoramiento de las variedades.

La determinación de la secuencia del genoma completo de la papa, que
está en elaboración, aumentará considerablemente el conocimiento y la
posibilidad de entender las interacciones genéticas y las
características funcionales.

Las variedades modificadas genéticamente pueden producir cosechas más
estables, ofrecer una mayor calidad nutricional y facilitar los usos
no alimentarios industriales, pero es necesario evaluarlas con cuidado
antes de su comercialización.

Los nuevos instrumentos de la biología molecular y los cultivos de
células han permitido a los científicos entender mejor la
reproducción, el desarrollo y la producción de tubérculos en la papa,
la interacción de esta planta con las plagas y las enfermedades, y la
forma en que afrontan las presiones ambientales. Estos adelantes han
ofrecido a la industria de la papa nuevas oportunidades al incrementar
la producción de papa, enriquecer su valor nutritivo y permitir una
variedad de usos no alimentarios del almidón de la papa, como en la
producción de polímeros de plástico.

Producción de material de propagación de gran calidad

A diferencia de otros de los principales cultivos, las papas se
reproducen en forma vegetativa, como clones, lo que garantiza una
propagación estable, "auténtica". Sin embargo, los tubérculos que se
toman de plantas enfermas transmiten la enfermedad a las plantas que
generan. Para evitarlo, el tubérculo que se usa como semilla tiene que
producirse en condiciones de estricto control de las enfermedades, lo
que encarece el costo del material de propagación y, de esta manera,
limita su disponibilidad para los agricultores de los países en
desarrollo.

La micropropagación o propagación in vitro ofrece una solución
económica al problema de la presencia de patógenos en la papa semilla.
Las plántulas se pueden multiplicar un número ilimitado de veces
cortándolas en fracciones y sembrando estos cortes. Con las plántulas
se pueden producir pequeños tubérculos en almácigas o transplantarse
al terreno, donde crecen y producen papas semilla económicas y sin
enfermedades. Esta técnica es muy popular y se utiliza comercialmente
en muchos países en desarrollo y países en transición. En Viet Nam,
por ejemplo, la micropropagación manejada directamente por los
agricultores contribuyó a la duplicación de las cosechas en pocos
años.

Protección e investigación de la diversidad de la papa

La papa tiene la diversidad genética más abundante de cualquier otra
planta cultivada. Los recursos genéticos de las papas de los Andes
sudamericanos incluyen variedades silvestres, especies autóctonas
cultivadas, variedades producidas por los agricultores locales e
híbridos de plantas cultivadas y plantas silvestres. Contienen una
gran cantidad de características importantes, como la resistencia a
plagas y enfermedades, valor nutritivo, gusto y adaptación a
condiciones climáticas extremas. Constantemente se recogen, clasifican
y conservan en bancos de genes, y algunas de sus características se
introducen en líneas comerciales de papas mediante cruzamiento.

Para proteger las colecciones de variedades, así como las variedades
silvestres y las cultivadas de posibles enfermedades y brotes de
plagas, los científicos utilizan distintas técnicas de
micropropagación para mantener muestras de papa in vitro, en
condiciones estériles. Las accesiones se estudian intensivamente con
marcadores moleculares, las secuencias del ADN que se localizan en
lugares específicos de los cromosomas del genoma y se transmiten a
través de las leyes normales de la herencia.

Obtención de variedades mejoradas

La genética y la herencia en las papas son complejas y la creación de
variedades mejoradas mediante el cruzamiento tradicional es difícil y
toma mucho tiempo. Hoy se utilizan mucho las técnicas de marcado
molecular basadas en el cribado y otras técnicas moleculares, con el
fin de mejorar y ampliar los métodos tradicionales utilizados para
producir la papa. La aplicación de marcadores moleculares a las
características de interés permite determinar los rasgos convenientes
y simplifican la selección de variedades mejoradas. Estas técnicas se
aplican actualmente en diversos países en desarrollo y países en
transición, y se prevé que en los próximos años se comenzarán a
comercializar algunas de estas variedades.

El Potato Genome Sequencing Consortium (Consorcio para la secuencia
del genoma de la papa) está avanzando mucho en el trazado de la
secuencia completa del ADN del genoma de la papa, lo que enriquecerá
el conocimiento de los genes y proteínas de esta planta y de sus
características funcionales. Los adelantos técnicos en materia de
genómica estructural y funcional de la papa, y la capacidad de
integrar los genes de interés en el genoma de la papa, han
incrementado la posibilidad de transformación genética de esta planta
con tecnologías de recombinación del ADN. A principios del decenio de
1990, en el Canadá y los Estados Unidos se comercializaron variedades
transgénicas resistentes al escarabajo de la papa y a enfermedades
virales, y seguramente saldrán a la venta en el futuro otras
variedades mejoradas.

Las variedades transgénicas de papa permiten aumentar la productividad
y la producción, y crear nuevas oportunidades para uso no alimentario
industrial. Sin embargo, es necesario ponderar con atención todos los
aspectos relacionados con la bioseguridad y la inocuidad antes de
ponerlas en el mercado.

Glosario

cultivo celular: in vitro growth of cells isolated from multi-cellular
organisms;

genómica funcional: investigación que trata de determinar expresión e
interacciones génicas en el genoma;

genoma: dotación completa de material genético (genes y secuencias no
codificantes) que contiene cada célula del organismo;

secuenciación genómica: procedimiento para determinar la disposición
exacta de los elementos que constituyen el ADN de un organismo;

modificado genéticamente: transformado por la inserción de uno o más transgenes;

in vitro: en un medio artificial (se aplica, por ejemplo, a células,
tejidos u órganos cultivados en contenedores de cristal o plástico);

micropropagación: multiplicación miniaturizada in vitro o regeneración
del material vegetal bajo condiciones ambientales controladas y
asépticas;

biología molecular: estudio molecular de los procesos que tienen lugar
en los seres vivos;

marcador molecular: marcador genético que se utiliza en la tecnología
de los ácidos nucleicos;

característica: una de las muchas propiedades que definen a un organismo;

transgén: secuencia génica aislada que se utiliza para transformar un
organismo. A menudo, pero no siempre, el transgén proviene de una
especie distinta a la del receptor.

Referencia bibliografica:

http://www.potato2008.org/es/lapapa/biotecnologia.html

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Diagnóstico por imagen empleando espectrometría de masas

En medicina las nuevas tecnologías contribuyen enormemente al
diagnóstico de muchas enfermedades. Técnicas como la resonancia
magnética nuclear de imagen o TAC están en boca de todos. Sin embargo
en algunos casos es insuficiente. Esto se incrementa en el campo de la
anatomía patológica donde en enfermedades como el cáncer un buen
estudio del tejido es fundamental para realizar un buen diagnóstico.
En los últimos años, las tecnologías avanzadas tales como microarrays
de expresión génica, la proteómica, la proyección de imagen molecular,
metabolómica, y lipidómica han acelerado la investigación en biología
molecular y la medicina molecular. Con ellas las diferencias
moleculares y genéticas entre los seres humanos se han identificado
para proporcionar importantes información de diagnóstico o pronóstico.

Los patólogos, una especialidad dentro de la medicina que queda oculta
a los ojos del paciente, son unos expertos estudiando los diferentes
tejidos. Pero diariamente se enfrentan a diferentes problemas dentro
de su complejidad. El uso de las nuevas tecnologías ha abierto un
camino para poder solventar parte de esos problemas. Una de ellas es
la espectrometría de masas con fuente MALDI que se ha puesto a su
servicio para poder diferenciar y diagnosticar diferentes enfermedades
como cáncer, la enfermedad de Parkinson o trastornos
neuropsiquiátricos. La especificidad molecular y la sensibilidad de la
espectrometría de masas son ideales para el mapeo directo con la
proyección de la imagen de biomoléculas presentes en el tejido. En
diferentes estudios se ha utilizado esta tecnología con éxito para
obtener la distribución de las proteínas y metabolitos en cortes de
tejido. La distribución de proteínas o metabolitos puede ser una
herramienta crucial para el diagnóstico, la detección temprana y
compresión de la enfermedad.

El análisis mediante los disparos de un láser sobre el tejido basta
para obtener un perfil proteico. La muestra es depositada en un
portaobjetos y se añade mediante spray un ácido que actúa como matriz
para ayudar a ionizar a los diferentes compuestos presentes. Además
con esta técnica una vez puesta a punto el tiempo de duración del
análisis de un tejido es menor respecto a otras técnicas utilizadas.
Es una ayuda no sólo para obtener perfiles de los compuestos presentes
sino también para localizar una determinada masa y ver su distribución
el tejido estudiado. Por ejemplo, podemos observar la distribución de
la insulina en el páncreas y comparar un páncreas sano con uno
patológico. Para ello sólo se necesita el tejido congelado sin
tratamiento previo, siendo así compatible con otros estudios comunes
en el estudio de dichas muestras.

Bibliografía

Inutan ED, Richards AL, Wager-Miller J, Mackie K, McEwen CN, Trimpin
S. Mol Cell Proteomics. 2010 Sep 20

Lee do Y, Bowen BP, Northen TR. Biotechniques. 2010 Aug;49(2):557-65.

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Biotecnología de plantas

Durante siglos la humanidad ha introducido mejoras en las plantas que
cultiva a través de la selección y la hibridación (polinización
controlada de plantas). La biotecnología vegetal es una extensión de
esta tradición con una diferencia: la biotecnología vegetal permite la
transferencia de una mayor variedad de información genética de una
manera más precisa y controlada mediante la selección de un gen o unos
pocos genes deseables.

Las plantas representan un enorme potencial para las aplicaciones de
la ingeniería genética. Presentan como ventaja que tienen un alto
poder regenerativo, en muchos casos una sola célula puede regenerar la
planta completa, y pueden expresar genes de mamíferos, por lo que se
pueden utilizar como biorreactores para producir proteínas,
carbohidratos o lípidos de origen animal.

La biotecnología de plantas abarca campos muy variados; se
comercializan plantas resistentes a enfermedades o plagas,
reduciéndose la necesidad del uso de pesticidas agroquímicos; también
se han diseñado plantas resistentes a sequías y temperaturas extremas,
o aptas para crecer en suelos ácidos y/o salinos, o resistentes a
herbicidas, lo que permite eliminar malezas sin afectar el cultivo;
además, se ha diseñado variantes con una capacidad mayor para fijar
nitrógeno, lo que reduce el uso de fertilizantes. Una de las
aplicaciones más demandada de la biotecnología vegetal es la mejora de
la calidad nutricional, generando alimentos enriquecidos en
aminoácidos, vitaminas, minerales o determinados ácidos grasos. Por
último, cabe destacar las modificaciones realizadas para obtener
cosechas más tempranas regulando la velocidad de maduración de frutos;
esto permite un proceso de postcosecha y transporte de más larga
duración sin que lleguen los alimentos al consumidor en estados
avanzados de madurez.

Uno de los ejemplos de alimentos modificados genéticamente (gm) que se
cultivan hoy en día es la soja resistente a glisofato, el componente
activo de un herbicida; esta resistencia permite la utilización del
herbicida sin afectar el cultivo, haciendo que se alcancen niveles de
productividad mayor. Otro ejemplo es el maíz resistente a glufosinato,
componente activo de un herbicida, y a ostrinia nubilabis, un insecto
que horada el tallo de la planta destruyéndola.

Las cosechas resistentes a plagas ha sido una de las aplicaciones más
exitosas de la ingeniería genética en la agricultura, ya que reducen
considerablemente los riesgos y los costes derivados de la utilización
de pesticidas. Además, esta tecnología ofrece protección individual a
la planta transgénica, biodegradabilidad del compuesto e independencia
de las condiciones climáticas en su efectividad.

Hoy en día se conocen más de 40 genes, muchos de ellos de origen
bacteriano, que confieren resistencia a insectos. Uno de los más
utilizados es la toxina producida por Bacillus thuringiensis; cuando
esta bacteria esporula en la superficie de la hoja, produce unos
cristales que se convierten en péptidos tóxicos al ser atacados por
las proteasas del tracto intestinal de las larvas y orugas; las orugas
que ingieren la toxina quedan paralizadas.

La toxina Bt en plantas transgénicas debe expresarse a niveles
elevados para proporcionar la protección adecuada contra las plagas.
La transformación del gen Bt en el genoma nuclear proporciona bajos
niveles de expresión, mientras que la introducción en el genoma de los
cloroplastos proporciona niveles altos. Aunque la transfección en el
genoma de los cloroplastos es más complicado, se ha conseguido llevar
a cabo. Además, presenta la ventaja de que los plastidios se heredan
por vía materna; así pues, el trasgen del polen de los cultivos
transgénicos no se dispersará a plantas no transgénicas, es decir, no
se producirá lo que denomina "contaminación genética" de los cultivos
transgénicos a los orgánicos. La especificidad de la toxina Bt contra
especies concretas de insectos presenta la ventaja de que los efectos
en otros organismos del ecosistema son mínimos.

Se han probados otras proteínas para el empleo como insecticidas, como
el inhibidor alfa-amilasa, algunas lectinas, la toxina A de P
luminiscens, la enzima colesterol oxidasa, avidina, citocromo P450
oxidasa y UDP-glicosiltransferasa, algunos compuestos volátiles y
ARNi. Algunos de ellos son en la actualidad objeto de estudio,
mientras que otros se han descartado por producir anormalidades en la
planta transgénica o por inducir una respuesta del sistema inmune en
los ratones alimentados con estas plantas.

La producción de plantas transgénicas debe cumplir unos requisitos
legales nacionales que evalúa, entre otras cosas, la seguridad de los
alimentos para el consumo.

Muchos países desarrollados se han opuesto a esta tecnología alegando
el rechazo a la manipulación genética; otros, sin embargo, alegan
motivos económicos, ya que el esfuerzo económico que se requiere para
adquirir estas plantas transgénicas no se ve recompensado.

En los países desarrollados se mira más el aspecto económico que las
ventajas que puedan ofrecer estas plantas transgénicas en el medio
ambiente. Para que esta tecnología pueda continuar con su desarrollo,
se necesitaría un cambio de actitud en el gobierno del país, en las
empresas que lo mantienen económicamente y en la población.

Bibliografía:
Izquierdo M (2001). Ingeniería Genética y transferencia génica. Ed.
Pirámide. Madrid

La granja del doctor Frankenstein I. Video-documental.
http://documentalesatonline.blogspot.com/2008/02/la-granja-del-drfrankenstein-1-y-22007.html

Gatehouse J. A. (2008) Biotechnological Prospects for Engineering
Insect-Resistant Plants. Plant Psichology 146: 881-887

NOMBRE:Alexander Sayago maldonado C.I:16232455
EES seccion:1

Diagnóstico por imagen empleando espectrometría de masas

En medicina las nuevas tecnologías contribuyen enormemente al
diagnóstico de muchas enfermedades. Técnicas como la resonancia
magnética nuclear de imagen o TAC están en boca de todos. Sin embargo
en algunos casos es insuficiente. Esto se incrementa en el campo de la
anatomía patológica donde en enfermedades como el cáncer un buen
estudio del tejido es fundamental para realizar un buen el
diagnóstico. En los últimos años, las tecnologías avanzadas tales como
microarrays de expresión génica, la proteómica, la proyección de
imagen molecular, metabolómica, y lipidómica han acelerado la
investigación en biología molecular y la medicina molecular. Con ellas
las diferencias moleculares y genéticas entre los seres humanos se han
identificado para proporcionar importantes información de diagnóstico
o pronóstico.

Los patólogos, una especialidad dentro de la medicina que queda oculta
a los ojos del paciente, son unos expertos estudiando los diferentes
tejidos. Pero diariamente se enfrentan a diferentes problemas dentro
de su complejidad. El uso de las nuevas tecnologías ha abierto un
camino para poder solventar parte de esos problemas. Una de ellas es
la espectrometría de masas con fuente MALDI que se ha puesto a su
servicio para poder diferenciar y diagnosticar diferentes enfermedades
como cáncer, la enfermedad de Parkinson o trastornos
neuropsiquiátricos. La especificidad molecular y la sensibilidad de la
espectrometría de masas son ideales para el mapeo directo con la
proyección de la imagen de biomoléculas presentes en el tejido. En
diferentes estudios se ha utilizado esta tecnología con éxito para
obtener la distribución de las proteínas y metabolitos en cortes de
tejido. La distribución de proteínas o metabolitos puede ser una
herramienta crucial para el diagnóstico, la detección temprana y
compresión de la enfermedad.

El análisis mediante los disparos de un láser sobre el tejido basta
para obtener un perfil proteico. La muestra es depositada en un
portaobjetos y se añade mediante spray un ácido que actúa como matriz
para ayudar a ionizar a los diferentes compuestos presentes. Además
con esta técnica una vez puesta a punto el tiempo de duración del
análisis de un tejido es menor respecto a otras técnicas utilizadas.
Es una ayuda no sólo para obtener perfiles de los compuestos presentes
sino también para localizar una determinada masa y ver su distribución
el tejido estudiado. Por ejemplo, podemos observar la distribución de
la insulina en el páncreas y comparar un páncreas sano con uno
patológico. Para ello sólo se necesita el tejido congelado sin
tratamiento previo, siendo así compatible con otros estudios comunes
en el estudio de dichas muestras.

Bibliografía

Inutan ED, Richards AL, Wager-Miller J, Mackie K, McEwen CN, Trimpin
S. Mol Cell Proteomics. 2010 Sep 20

Lee do Y, Bowen BP, Northen TR. Biotechniques. 2010 Aug;49(2):557-65.

NOMBRE:Alexander Sayago Maldonado C.I:16232455
EES SECCION:1