Tema: aplicaciones medicas de la biotecnologíA




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UNIVERSIDAD PRIVADA ANTONIO GUILLERMO URRELO

FACULTAD CIENCIAS DE LA SALUD



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CARRERA PROFESIONAL DE FARMACIA Y BIOQUIMICA




TEMA: APLICACIONES MEDICAS DE LA BIOTECNOLOGÍA




  • DOCENTE:

Q.F. JESSICA BARDALES VALDIVIA

  • ALUMNOS:

  • CACHI COTRINA ,KATHERINE RUTH

  • ESTRADA JULON, ERIKA KATHERINE

  • MEJIA ALVAREZ, ANTHONY JOEL




  • GRUPO:

B1


  • CICLO:

VI




CAJAMARCA DE 2013


MOESTRADA JUL

APLICACIONES MÉDICAS DE LA BIOTECNOLOGÍA


  1. INTRODUCCION:


La biotecnología ha sido utilizada por el hombre desde los comienzos de la historia en actividades tales como la preparación del pan y de bebidas alcohólicas o el mejoramiento de cultivos y de animales domésticos. Históricamente, biotecnología implicaba el uso de organismos para realizar una tarea o función. Si se acepta esta definición, la biotecnología ha estado presente por mucho tiempo. Procesos como la producción de cerveza, vino, queso y yogurt implican el uso de bacterias o levaduras con el fin de convertir un producto natura en un producto de fermentación más apetecible como el yogurt o el vino. Tradicionalmente la biotecnología tiene muchas aplicaciones.

En cierta forma la biotecnología no es, en sí misma, una ciencia; es un enfoque multidisciplinario que involucra varias disciplinas y ciencias (biología, bioquímica, genética, virología, agronomía, ingeniería, química, medicina y veterinaria entre otras). Hay muchas definiciones para describir la biotecnología. En términos generales biotecnología es el uso de organismos vivos o de compuestos obtenidos de organismos vivos para obtener productos de valor para el hombre.
No obstante, el término ha llegado a hacerse bastante familiar desde el desarrollo, durante la década de 1970, de la ingeniería genética. La biotecnología moderna utiliza organismos modificados genéticamente para obtener beneficios aún mayores, o incluso procedimientos completamente nuevos a través de la utilización o manipulación de organismos vivos.

Se considera que en el sector salud es donde se ubican los impactos más importantes de la aplicación de la ingeniería genética. Otras aplicaciones incluyen la producción y uso de vacunas para prevenir enfermedades humanas y animales.



  1. OBJETIVOS:

  • Estudiar y determinar las aplicaciones de la biotecnología en el campo de la medicina.

  • Informar cuál es la importancia que tiene la biotecnología en la medicina.





  1. MARCO TEORICO




  1. BIOTECNOLOGIA DEFINICIÓN:


Es la tecnología basada en la biología, especialmente usada en agricultura, farmacia, ciencia de los alimentos, medioambiente y medicina. Se desarrolla en un enfoque multidisciplinario que involucra varias disciplinas y ciencias. Tiene gran repercusión en la farmacia, la medicina, la microbiología, la ciencia de los alimentos, la minería y la agricultura entre otros campos.


  1. HISTORIA:


La diferencia aportada por la biotecnología moderna es que actualmente el hombre no sólo sabe cómo usar las células u organismos que le ofrece la naturaleza, sino que ha aprendido a modificarlos y manipularlos en función de sus necesidades, pero como llegamos a esto pues: La biotecnología tal como la conocemos actualmente empezó en los años 50 con el descubrimiento por James Watson y Francis Crick de la estructura de la molécula de ADN* (ácido desoxirribonucleico) que es donde se almacena la información genética (la herencia) en todos los seres vivos.


  1. ORIGEN:


Los primeros ejemplos de biotecnología pueden considerarse en la obtención de cerveza, vino y otras bebidas alcohólicas. Muchas civilizaciones del pasado descubrieron que el azúcar y las materias primas azucaradas podían sufrir transformaciones espontáneas que generaban alcohol. El proceso fue controlado gradualmente, hasta que en el siglo XIX el químico francés Louis Pasteur demostró que la fermentación estaba producida por microbios. Pasteur demostró también que otros microorganismos, diferentes en apariencia, eran responsables de otros procesos, como la producción de vinagre.

No solo revolucionó la tecnología, sino que demostró también que había otros productos que podían ser obtenidos en la industria gracias a la intervención de los microorganismos. Uno de estos productos fue la acetona.


  1. IMPORTANCIA DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LA MEDICINA


La aplicación de la biotecnología a la medicina permite detectar y prevenir enfermedades antes de que se manifiesten, también permite identificar los genes que intervienen en las enfermedades con más prevalencia y desarrollar fármacos que compensen la actividad de los genes alterados en cada patología. Asimismo, los avances en la investigación biotecnológica hacen posible que pueda conocerse, por ejemplo, qué propensión tiene cada individuo a cada tipo de cáncer y detectar tumores antes de que existan, gracias a la posibilidad de examinar los 30.000 genes que tiene cada ser humano.

Las cuatro áreas de investigación sobre salud humana en las que la Biotecnología tiene un mayor impacto son las relativas a diagnóstico molecular y pronóstico de enfermedades; desarrollo de fármacos; terapia celular e ingeniería de tejidos y, por último, terapia génica y vacunas génicas.

La diferencia aportada por la biotecnología moderna es que actualmente el hombre no sólo sabe cómo usar las células u organismos que le ofrece la naturaleza, sino que ha aprendido a modificarlos y manipularlos en función de sus necesidades. La biotecnología tal como la conocemos actualmente empezó en los años 50 con el descubrimiento por James Watson y Francis Crick de la estructura de la molécula de ADN* (ácido desoxirribonucleico) que es donde se almacena la información genética (la herencia) en todos los seres vivos.



  1. APLICACIONES MEDICAS DE LA BIOTECNOLOGIA




  1. EN EL DIAGNÓSTICO DE ENFERMEDADES

La biotecnología se usa para detectar una amplia variedad de enfermedades y condiciones genéticas.

Las nuevas técnicas de Genómica, Proteómica y Bioinformática permiten detectar la presencia de un gen o una proteína responsable de una patología.

  1. GENÓMICA: La genómica es el campo de la genética que intenta comprender el contenido, la organización, la función y la evolución de la información genética contenidos en el genoma completo. Su principal objetivo de estudio es la caracterización molecular de los genomas completos. Integra las disciplinas tradicionales: citología, genética mendeliana, cuantitativa, molecular, de poblaciones y nuevas disciplinas como la bioinformática.

Incluye varios campos como:


  1. Genómica Estructural

La Genómica estructural se ocupa de la secuenciación y la comprensión del contenido del genoma. A menudo, uno de los primeros pasos en la caracterización de un genoma es preparar mapas genéticos y físicos de sus cromosomas. Estos mapas proporcionan información sobre las localizaciones relativas de genes, los marcadores moleculares y los segmentos cromosómicos, que suelen ser esenciales para posicionar los segmentos cromosómicos y alinear tramos del ADN secuenciado en una secuencia del genoma completo.


  • Mapa genéticos:

Se basan en la función genética de recombinación. Para la construcción de los mapas se cruzan individuos heterocigotos en dos o más loci genéticos y se determina la frecuencia de recombinación mediante el examen de la progenie. Si la frecuencia de recombinación entre dos loci es del 50%, entonces los loci están ubicados en cromosomas diferentes o están muy separados en el mismo cromosoma. Si la frecuencia de recombinación es menos del 50%, los loci están localizados muy próximos en el mismo cromosoma (pertenecen al mismo grupo de ligamiento). En otras palabras es un diagrama de los rearreglos lineales de los genes localizados en un cromosoma dado. Estos mapas fueron diseñados a principios del siglo XX por el científico americano (premio Nobel de Medicina y Fisiología en 1933) Thomas H.

Morgan y sus discípulos (en particular Alfred H. Sturtevant), usando cruzas de la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) y fueron aplicados posteriormente a los mamíferos. Como se verá más adelante, para desarrollar este tipo de mapas es esencial cruzar animales (genera-


  • Mapa cromosómicos o citogenéticos:

Los mapas cromosómicos se logran usando técnicas que no incluyen la reproducción sexual y, por lo tanto, asignan una localización según las regiones citogenéticas Esas técnicas son: (i) hibridación in situ, (ii) híbridos de células somáticas y (iii) híbridos de radiación.


  1. Genómica Funcional

La genómica funcional consiste en la recolección sistemática de información sobre la función de los genes, mediante la aplicación de aproximaciones experimentales globales que evalúen la función de los genes haciendo uso de la información y elementos de la genómica estructural. Se caracteriza por la combinación de metodologías experimentales a gran escala con estudios computacionales de los resultados. 


  1. Genoma Humano

Es un conjunto de genes que integran el patrimonio biológico de cada individuo y que contienen las claves de la herencia. Su conocimiento, o lectura, hace posible entender los procesos de transmisión de todo tipo de características incluidas las patológicas.
El genoma humano comprende aproximadamente 50.000 genes distintos, distribuidos en 23 cromosomas, cada uno de los cuales se encuentra presente por duplicado en nuestras células, a parte de las células sexuales que gracias a la meiosis, sólo poseen un juego de cromosomas. Cada gen tiene una posición determinada y fija en una zona dada de un cromosoma dado y dirige la síntesis de una proteína que tiene un papel preciso en el funcionamiento del organismo. La ausencia de una proteína, o su anomalía, puede tener consecuencias nefastas: potencialmente hay 50.000 enfermedades genéticas.
Toda la información genética está codificada en la molécula de ADN que forma los cromosomas y formada por dos cadenas complementarías que se enrollan en doble hélice. El orden o secuencia en el que se suceden a lo largo de esta molécula los cuatro componentes químicos elementales (o nucleótidos), determinan el mensaje genético. Cada una de nuestras células contiene la totalidad de este mensaje, un mensaje que tienen aproximadamente 3.000 millones de bases distribuidas a lo largo del ADN.
Aislar pedazos de este ovillo, reconocerlos, descifrarlos, es lo que hacen las técnicas actuales de ingeniería genética. Pero no se trata de un asunto sencillo, el aislamiento, el clonado de un gen especial y la lectura del mensaje que comporta de algunos miles o decenas de miles de nucleótidos, representan meses o incluso años de trabajo de varios investigadores). La cartografía física del genoma consiste en posicionar múltiples puntos de referencia a lo largo de los cromosomas, para determinar luego el emplazamiento de los genes.

  1. Inicio del proyecto genoma


En 1990 comenzó el proyecto genoma humano, que para el 2000 pretende la identificación y secuenciación de los 100.000 genes humanos. Conocer el genoma completo significa poder prevenir y curar enfermedades hereditarias que causan el 30 % de la mortalidad infantil. El problema es que se haga un mal uso de esa información genética por parte de individuos, sociedades o Estados.
A finales de 1992 se produjeron los primeros frutos del proyecto con la publicación de los mapas de segmentos de ADN clonados de los cromosomas Y 21 y dos pares genéticos de la totalidad del genoma del hombre.
La meta a medio plazo del proyecto genoma humano no es obtener la secuencia total del mismo, sino la construcción de una mapa completo de cada uno de los 24 cromosomas distintos que constituyen nuestro material genético. Este mapa debe ser la integración de toda la información existente sobre cada cromosoma: mapa de los lugares con alteraciones cromosómicas, mapa genético de secuencias de ADN clonadas o marcadores, y mapa físico con secuencias aisladas en cromosomas artificiales en levadura.


  1. Aplicaciones de la secuenciación del genoma humano


Las posibles aplicaciones se pueden agrupar en los siguientes cuatro apartados:


  • Científicos. La preparación de una base de datos sobre la secuencia del DNA humano podrá ayudar a resolver algunas de las cuestiones básicas de la estructura y fisiología celular: control de la expresión génica, mecanismos de diferenciación y especialización, procesos inmunitarios, etc.

  • Informativas: elaboración de un carnet de identidad genético. El estudio de los genes de un individuo puede mostrar la predisposición a adquirir ciertas enfermedades, o las aptitudes para desarrollar determinado trabajo, por ejemplo. También permite la identificación inequívoca con fines policiales, legales, etc.

  • Terapéuticas: curar enfermedades genéticas insertando el gen sano o modificando la expresión de los genes nocivos. Cuantos más genes se conozcan más posibilidades hay para actuar en este sentido. En este apartado se suele incluir también la prevención y el diagnóstico de enfermedades genéticas, con toda la ambivalencia que generalmente se suele dar al significado de esa expresión.

  • Eugenésicas: seleccionar positiva o negativamente los individuos en función de su información genética e intentar modificar el patrimonio genético de los gametos para obtener individuos con características predeterminadas.



  1. PROTEÓMICA: Estudia las proteínas que conforman el ser humano: su secuencia, estructura, función y participación en el desarrollo de enfermedades.

Una de las razones que explican el creciente interés por la Proteómica es el hecho de que muchas propiedades de las proteínas, sobre todo sus interacciones y sus modificaciones postraduccionales, no pueden, en general, predecirse a partir de la secuencia de DNA. La evidente complejidad de este mapa sugiere que la funcionalidad de las proteínas no debe considerarse de forma aislada, sino dentro de una red global de componentes que interactúan mutuamente.


  1. BIOINFORMÁTICA: Hace uso de bases de datos y procesos algorítmicos para evaluaciones a gran velocidad como herramienta para estudiar enfermedades




  1. PCR: La Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) detecta la presencia de un gen utilizando la enzima ADN polimerasa de nuestras células, que hace millones de copias de fragmentos de ADN concretos de una manera rápida y eficaz.

Por ejemplo: el PCR “ve” si las células del hígado de una persona tienen el virus de la Hepatitis C.


  1. MICROCHIPS DE ADN: Estudian la expresión simultánea de miles genes de un organismo o grupo celular concreto. Identifica los genes implicados en una patología y determina los individuos con mayor riesgo de desarrollar una enfermedad

La técnica de los microchips está basada en la existencia de bancos de ESTs. Si uno secuencia el número suficiente de cADNs en un número suficiente de tejidos podría, en teoría, aislar ADN de cada uno de los genes de un organismo, ADNs que podrían usarse como sondas. Si uno pudiera inmovilizar estas miles de sondas sobre un filtro podría marcar mARN mediante transcriptasa reversa y nucleótidos marcados, e híbridar esas sondas, apareciendo cuales y cuanto se transcriben en ese tejido concreto
Esta es la base del microchip salvo que:

  • Las sondas no se fijan sobre una membrana sino sobre un vidrio (ó placas plásticas)

  • Las cantidades de sonda utilizadas son mínimas para reducir el espacio

  • Los mARNs se marcan con fluorescencia

  • Se realizan dos hibridaciones simultáneas con ARNs marcados con distinta fluorescencia, esto permite comparar la expresión de los genes en dos condiciones diferentes.




  1. KITS DE DIAGNÓSTICO: Detectan mediante PCR o enzimas la presencia de un gen o una proteína responsable de una enfermedad, tomando una muestra del paciente (sangre, saliva, orina.)

Otros ejemplo de la biotecnología es que ha desarrollado una nueva prueba de sangre para medir la cantidad de colesterol "malo"(LDL) presente en ésta, con ventajas a la vista. La nueva prueba biotécnica permite al paciente ser examinado con una simple prueba que puede medir LDL directamente, sin la necesidad de hacer otros exámenes ni del ayuno que se exige para las pruebas convencionales. El uso de máquinas que detectan bacterias patógenas para el ser humano en un tiempo reducido y algo tan simple como un Test de embarazo son ejemplos de la biotecnología presente en instrumentos de diagnóstico.



  1. EN EL TRATAMIENTO DE ENFERMEDADES




  1. TERAPIA GÉNICA.

Esta tecnología usa los mismos genes como medicamento para corregir los desórdenes genéticos hereditarios. Un gen faltante puede ser reemplazado para corregir la causa genética de una enfermedad. En algunos casos la terapia génica, son removidas células de un paciente, alteradas para corregir el defecto genético u omisión y puestas nuevamente dentro del cuerpo. Algunas veces, las células nuevas son introducidas para producir un factor de crecimiento celular necesario o realizar una función celular beneficiosa.

En cierta forma la terapia génica se puede definir como el conjunto de técnicas que permiten vehiculizar secuencias de ADN o de ARN al interior de células diana, con objeto de modular la expresión de determinadas proteínas que se encuentran alteradas, revirtiendo así el trastorno biológico que ello produce. Esta terapia génica se clasifica en función del tipo celular diana y en función de la estrategia aplicada.



  1. En función del tipo celular diana




  • Terapia génica de células germinales: Aquella dirigida a modificar la dotación genética de las células implicadas en la formación de óvulos y espermatozoides y, por tanto, transmisible a la descendencia. Este tipo de terapia génica sería la indicada para corregir de forma definitiva las enfermedades congénitas, una vez que la técnica sea eficaz y segura, situación que no parece darse en el momento actual




  • Terapia génica somática: Aquella dirigida a modificar la dotación genética de células no germinales, es decir, de las células somáticas o constituyentes del organismo. Por ello, la modificación genética no puede transmitirse a la descendencia. Por consenso general entre los investigadores y con la legislación actual, basada en motivos éticos y de seguridad, solamente se llevan a cabo protocolos clínicos en este tipo de terapia génica.




  1. En función de la estrategia aplicada




  • Terapia génica in vivo: Agrupa las técnicas en las que el material genético se introduce directamente en las células del organismo, sin que se produzca su extracción ni manipulación in vitro. La gran ventaja de las técnicas in vivo sobre la terapia génica in vitro es su mayor sencillez. Sin embargo, tienen el inconveniente de que el grado de control sobre todo el proceso de transferencia es menor, la eficiencia global es también menor (dado que no pueden amplificarse las células transducidas) y, finalmente, es difícil conseguir un alto grado de especificidad tisular.




  • Terapia génica ex vivo: Comprende todos aquellos protocolos en los que las células a tratar son extraídas del paciente, aisladas, crecidas en cultivo y sometidas al proceso de transferencia in vitro. Una vez que se han seleccionado las células que han sido efectivamente transducidas, se expanden en cultivo y se introducen de nuevo en el paciente. Sus principales ventajas son el permitir la elección del tipo de célula a tratar, mantener un estrecho control sobre todo el proceso, y la mayor eficacia de la transducción genética. Los problemas más importantes de esta modalidad son la mayor complejidad y coste de los protocolos, así como la imposibilidad de transducir aquellos tejidos que no son susceptibles de crecer en cultivo; además, existe siempre el riesgo inherente a la manipulación de las células en cuanto a problemas de contaminación.




  1. TERAPIA CELULAR

La terapia celular consiste en el trasplante de células diferenciadas, preparadas a partir de células madre, que han sido cultivadas en el laboratorio y transformadas en el tipo celular que se necesita.

Las células madre tienen la capacidad de autorreplicarse y de generar a medida que se multiplican, diferentes tipos de células especializadas. Actualmente la única esperanza de recuperación completa en estos pacientes es el trasplante de órganos.


  1. VACUNAS.

Las vacunas fabricadas con ayuda de la biotecnología tienen ventajas con respecto a las vacunas convencionales. Esto porque las vacunas convencionales usan formas debilitadas o muertas de virus para introducir antígenos (proteínas sobre la superficie de los virus que el sistema inmunológico usa para identificar los virus). Una vacuna de biotecnología consiste únicamente del antígeno, no del virus total. Al aislar antígenos y producir estos en el laboratorio, es posible hacer nuevas vacunas que no pueden transmitir el virus por sí mismas.

Las nuevas vacunas de ADN o ARN emergen como una vía importante de terapia por las posibilidades de inmunización que ofrecen contra “ciertas enfermedades. Las vacunas genéticas o de ADN son totalmente diferentes de las tradicionales en su estructura, dentro de ellas tenemos:

  1. Vacunas atenuadas mediante modificación genética.

Son virus y bacteria modificadas genéticamente de manera que sus genes relacionados con la patogenia se encuentran delecionados o modificados. Aunque las técnicas de ingeniería genética son las mismas para la modificación de virus y baterías, la modificación de estas últimas es más compleja debido al gran tamaño de su genoma.


  1. Vacunas de sintéticos.

Consiste en la copia de la secuencia que contiene información acerca de las proteínas antigénicas procedentes de patógenos, y su síntesis por medio de métodos químicos. Las proteínas bacterianas o virales con capacidad antigénica presentan múltiples fragmentos (epítopos) que determinan su especificidad y actividad, pero solo un número limitado de ellos está relacionado con una respuesta protectora eficaz. Mediante la ingeniería genética y la utilización de anticuerpos monoclonales, es posible identificar fragmentos con capacidad inmunológica y posteriormente sintetizarlas químicamente, haciéndoles que adopten un configuración espacial adecuada para poder ser reconocidas por el sistema inmunológico del individuo.




  1. Vacunas de anti-idiotipo

La idea básica es utilizar en lugar de un antígeno, un anticuerpo que reproduzca la morfología del antígeno y que por lo tanto induzca inmunidad, pero que sea de por sí inocuo.

Este tipo de vacunas confiere inmunidad adquirida de tipos pasivo, ya que se administraría anticuerpos en vez de antígenos procedentes del patógeno.



  1. Vacunas de proteínas y péptidos recombinantes

La tecnología del ADN recombinante ha permitido aislar determinados genes que llevan la información para las proteínas que se encuentran en la superficie del patógeno contra el que queremos obtener una vacuna. El gen en cuestión se introduce en bacterias, levaduras u otras células, donde se producen grandes cantidades de la proteína antigénica. A continuación esta proteína es purificada y utilizada directamente como vacuna.



  1. Vacunas génicas


Son vacunas en donde el antígeno inmunizado no se administra directamente en el paciente a vacunar, sino el gen que lo codifica, el cual dirige la síntesis de este antígeno por parte de las células huésped. El antígeno sintetizado desencadena, a su vez, la correspondiente respuesta inmunitaria, que es de tipo humoral y celular igual que en las vacunas vivas atenuadas.



  1. Vacunas comestibles


Consisten en plantas a las cuales se les ha introducido, por medio de técnicas de ingeniería genética, un gen que conlleva la información necesaria para producir en su interior una proteína antigénica. Estas plantas transgénicas se pueden por tanto cultivar de manera natural y más adelante usar sus tejidos como vacunas comestibles en seres humanos o en animales. Las principales ventaja radican en que al ser administrado de forma oral, desencadena una respuesta inmunitaria mucosa.


El principal técnico que poseen estas vacunas orales es la degradación que sufren los antígenos en el estómago e intestino antes de que pueden inducir una respuesta inmunológica. Este es el motivo por el cual las vacunas comestibles tan solo podrían emplearse en alimentos que puedan ser consumidos en forma fresca.




  1. FABRICACIÓN DE MEDICINAS


En condiciones normales el cuerpo humano produce proteínas que luchan contra las enfermedades y controlan funciones que van desde regular los niveles de azúcar en la sangre hasta el crecimiento humano. Las medicinas producidas con ayuda de la biotecnología actualmente son proteínas que ayudan al cuerpo a pelear contra infecciones o, al igual que una proteína común y corriente, llevan a cabo funciones específicas. Dichas medicinas pueden ser usadas para tratar anemia, fibrosis cística, deficiencias del crecimiento, hemofilia, leucemia, hepatitis, verrugas genitales, rechazo de trasplantes, diversas formas de cáncer, entre otras.


  1. Producción de proteínas de interés terapéutico:

En este grupo de productos se encuentran: la insulina humana, hormonas para el crecimiento, factores de coagulación, factores para el crecimiento epidérmico, factores de necrosis tumoral, etcétera.


  1. Farmacogenómica.

La identificación y estudio de nuevos genes, que podrían ser blancos terapéuticos, y su asociación con diferencias en la respuesta a distintos fármacos, harán más eficientes las estrategias terapéuticas actuales y permitirán el desarrollo de fármacos más efectivos y con menos efectos adversos.


  1. CONCLUSIONES




  • Se logró estudiar y determinar las aplicaciones de la biotecnología en el campo de la medicina siendo esta importante en muchas ramas.

  • Se informó la importancia que tiene la biotecnología en la medicina la cual permite detectar y prevenir enfermedades antes de que se manifiesten, así como identificar los genes que intervienen en las enfermedades con más prevalencia y desarrollar fármacos y tratamientos mucho más efectivos que los convencionales



  1. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:




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