Combinando el ADN de fuentes diferentes, los científicos crean el ADN recombinante a menudo, otras especies, en el laboratorio. La clonación de ADN permite a los investigadores estudiar genes específicos insertándolos en células fácilmente manipuladas, como bacterias. Los organismos que contienen ADN recombinante se conocen como organismos modificados genéticamente (OMG). La tecnología de ADN recombinante produce organismos con nuevos genes que pueden beneficiar a la ciencia, la medicina y la agricultura.
La creación de ADN recombinante implica insertar un gen de interés en un vector, un vehículo que transporta ADN extraño a las células huésped para la replicación del ADN y la expresión de proteínas. Los vectores de clonación más utilizados son plásmidos, pequeñas piezas circulares de ADN que se replican independientemente del ADN cromosómico del huésped.
Para crear ADN recombinante, tanto el ADN del donante, incluido el gen de interés, como el vector se cortan en secuencias específicas de nucleótidos, llamadas sitios de restricción, utilizando enzimas de restricción. La enzima ADN ligasa sella la columna vertebral de azúcar-fosfato donde se conecta el gen de interés y plásmido.
El resultado es una molécula de ADN recombinante que consiste en un vector con una pieza integrada de ADN donante, llamada inserto. Un científico puede introducir esta molécula de ADN híbrida en un organismo huésped, normalmente bacterias o levaduras, donde se replica fácil y rápidamente. Esto crea muchas copias del gen de interés, que es necesario para la investigación científica y otras aplicaciones. El gen también puede ser transcrito y traducido a la proteína deseada, como la insulina humana, mediante el uso de la maquinaria celular del huésped.
Crear ADN recombinante es un proceso imperfecto, y a menudo ocurren errores. Por ejemplo, el vector puede cerrarse sin la inserción o la inserción puede ser incorrecta (por ejemplo, al revés). Antes de utilizar el ADN recombinante para estudios posteriores, los investigadores tienen que comprobar si hay errores. La secuenciación de nucleótidos puede ayudar a identificar colonias de bacterias que llevan plásmidos con el inserto correcto.
Los científicos utilizan ADN recombinante para estudiar genes y proteínas
La tecnología de ADN recombinante es particularmente ventajosa cuando un científico necesita muchas copias de un gen de interés o un producto proteico. Sin embargo, la investigación de un científico puede requerir un nivel adicional de complejidad, como la detección o purificación de la proteína deseada. Para lograr este objetivo, un investigador puede adjuntar una etiqueta o reportero (proteínas utilizadas para identificar un producto genético) a su proteína deseada para crear un gen de fusión, o gen quimérico.
Los científicos utilizaron por primera vez la tecnología de ADN recombinante para producir insulina humana en bacterias, lo que resultó en un tratamiento para la diabetes. Desde ese descubrimiento inicial, los investigadores han generado otros ADNs recombinantes para uso terapéutico. Las bacterias recombinantes hacen de la hormona de crecimiento humano, una proteína necesaria para el crecimiento y desarrollo normal, para tratar a los pacientes con deficiencia de hormona de crecimiento. Las células de mamíferos recombinantes, derivadas de humanos y hámsters, producen el Factor VIII, una proteína necesaria para la coagulación normal de la sangre, para tratar a pacientes con hemofilia. Evidentemente, la tecnología de ADN recombinante es una herramienta poderosa para la producción a gran escala de las proteínas esenciales.
Los avances agrícolas en la tecnología del ADN recombinante también afectan al bienestar humano. Por ejemplo, los productores de maíz sufrieron daños sustanciales en los cultivos debido a la plaga de la perforadora europea de maíz. En respuesta, los científicos aislaron genes de una bacteria que habita en el suelo,Bacillus thuringiensis produce naturalmente proteínas que son tóxicas para ciertos insectos pero no para humanos, plantas, u otros animales. La introducción de maíz Bt resistente a las plagas mejoró el rendimiento de los cultivos y disminuyó el uso de pesticidas químicos. Estas aplicaciones agrícolas mejoran la calidad y la cantidad del suministro mundial de alimentos.
