Biotecnologia i enginyeria gen

1
Biotecnologia i enginyeria genètica
2
L'enginyeria genètica és el conjunt de tècniques
i eines biològiques que s'utilitzen per tal de
manipular els gens d'un organisme. Utilitza
alguns elements i processos naturals com -- els
enzims de restricció els bacteris els fan servir
en processos de protecció contra ADN forani
(víric..) -- vectors com 1.plasmidis fragments
de ADN circulars i bicatenaris que permeten
intercanviar ADN sense que hi participi lADN
bacterià 2.retrovirus amb ARN i transcriptasa
inversa i altres enzims que incorporen lADN al
genoma de la cèllula que infecten
3
Processos bàsics usats en enginyeria genètica --
obtenció de fragments dADN que es volen
manipular -- unió amb un vector i formar un ADN
recombinant -- introducció de lADN recombinant
dins duna cèllula o cèllules que volem
manipular -- replica de lADN recombinant Podem
obtenir dos tipus dorganismes -- Organismes
transgènics vegetals i animals -- Organismes
clònics
4
Plantes transgèniques

• Gràcies a Agrobacterium tumefaciens
• Per un canó de gens que dispara microprojectils
  (partícles dor que porten ADNtransgènic)

5
1.Agrobacterium tumefaciens, infecten vegetals.
Provoquen tumors degut al plàsmid Ti. Aquest
plasmid conté -- el gen VIR per integrar-se al
DNA de la cèl. -- regió T responsable de
laparició dels tumors. 2. Al laboratori
s'extreuen plàsmids Ti i se'ls inserta en mig de
la regió T el transgen que interessi (per ex un
"herb-res"). La regió T modificada no provova
tumors en les cèls. vegetals que
infecti. 3.Tornem a introduir els plàsmids
modificats en bacteris Agrobacterium
tumefaciens. 4.Infectem un cultiu in vitro de
cèllules del vegetal (un disc follial que són
cèllules totipotents). En tres dies els bacteris
hauran passat el seu plàsmid a les cèls. vegetals
i aquest s'haurà insertat al DNA de les cèls .
Gràcies a un gen marcador que també s'incorpora
al plàsmid podem seleccionar les cèls. vegetals
transgèniques 5.Fem creixer per mitosi les noves
plantes totes les seves cèls tindran el
transgen
6
(No Transcript)
7
Es pot assolir 1. Plantes amb -- més rendiment
-- més riquesa alimentària i de nutrients --
formació del fruit controlada -- resistents a
plagues i herbicides 2. Produir alguna substància
terapèutica Utilitats dels vegetals transgènics
Depén del transgen Gens per millorar les carac.
nutritives de l'aliment Gens de resistència a
paràsits,fongs o a bacteris o a herbicides. Gens
que fan la planta més tolerant a la salinitat
Gens per a que la planta elimini un determinat
tòxic del sòl Gens per modificar el color de la
flor. etc, etc, etc.
8
Només a l'Àfrica es calcula que 250 milions de
persones consumeixen iuca com a font principal de
calories, el mateix que l'arròs a lÀsia. El
projecte és molt ambiciós i pretén augmentar sis
vegades el contingut de ferro i zinc de la iuca,
quatre vegades el contingut de proteïnes, deu
vegades el de les vitamines A i E, i fer la
planta resistent a dos virus. Però no tot és
augmentar si la iuca serà més bàsica encara, és
necessari disminuir el seu contingut en cianur,
que fa necessària la seva neteja prèvia i fins i
tot produeix casos d'enverinament.
Arròs daurat conté la substància precursora de la
vitamina A
9
Gen de resistència a un herbicida. Les plantes
transgèniques fabrica una prot que li permet
resistir l'herbicida. Gens Bt el transgen (de
Bacillus thuringensis). La proteïna és una toxina
que mata els corcs.
Un estudi revela efectes sobre la salut de
varietats de blat de moro transgènics Som Lo Que
Sembrem un article que presenta un estudi
realitzat per quatre investigadors francesos, que
mostra els efectes del panís amb elements
transgènics sobre la salut, en aquest cas, de
ratolins després d'ésser alimentats durant 14
setmanes amb panís transgènic.Elements
transgènics com el NK 603, són emprats per a
tolerar els herbicides com el Roundup, fet que
condueix a l'aparició de restes d'aquests
herbicides en el panís, efectes dels quals,
s'observen sobretot en òrgans com el fetge i els
ronyons, òrgans de detoxificació del cos
l'estudi, a més a més, no descarta efectes en
altres òrgans.
10
Animals transgènics més complexa que els
vegetals -- per optimitzar la producció, carn,
llet, llana,... -- per a fer fàrmacs, vacunes i
proteïnes dinterès -- animals aptes per a
xenotransplantaments. Com lobtenim -- Fer una
construcció -- Amplificar amb PCR per obtenir
moltes còpies de la construcció. -- Introduir la
construcció en l'animal a) Microinjecció a un
zigot duna FIVamb una micropipeta unes 200
còpies!! de la construcció amb l'esperança de que
alguna s'integri al DNA del zigot. Després
s'implanta en una mare de lloguer. Eficiència
molt baixa 10 en ratolins i menys de 1 en
ovelles, cabres, vaques i porcs. b) Transfecció
en cèllules mare de l'animal en cultiu poc
eficaç c) Utilitzar virus
11
Utilitats dels animals transgènics 1.-
Augmentar la productivitat l'animal transgènic
com aliment salmons transgènics transgen propi
de hormona de creixement (GH) i un transgen d'una
prot. anticongelant de peixos antàrtics. Tenen
vàries còpies del gen GH i una que lactiva a
lhivern surten salmons 10 cops més gans
Quin problema ecològic creieu que provocaria
aquest salmó en llibertat?
12
2.- Bioreactors l'animal transgènic com a
reactor el transgen només s'expressi quan la
femella està de lactància i doni el seu producte
a la llet d'on és molt fàcil de purificar. Els
bacteris transgènics ens permeten fer prots.
humanes senzilles com la insulina però no prots
humanes complicades que necessiten modificacions
post-traduccionals. Pharming produir a la llet
alguna prot humana que es necessita com a fàrmac.
Així s'ha fet per ex. l'ovella Polly que a la
llet té factorIX de coagulació (que necessiten
els hemofílics). Llet amb un enzim transgèni que
inhibeix la fabricació de lactosa
13
3.- Xenotransplantaments l'animal transgènic per
transplantar òrgans a humans. S'està estudiant
obtenir òrgans de porcs transgènics (amb moltes
de les proteïnes de superfície cellular humanes)
14
Bacteris transgènics

• Insulina recombinant
• Als pacients amb diabetis se'ls ha d'injectar
  insulina diverses vegades al dia. El 1982 es va
  autoritzar la comercialització d'insulina
  obtinguda mitjançant enginyeria genètica. Gràcies
  a les noves tècniques, la insulina es fabrica ara
  en grans quantitats i està disponible per a
  tothom.
• Analitzar la següent il lustració que mostra com
  s'elabora la insulina recombinant i completar els
  quadres en blanc amb els següents termes
• Escherichia coli, plàsmid bacterià, insulina, gen
  de la insulina humana, insulina humana
  purificada, bacteri E. coli recombinant

15
Clonatge

• Capacitat de les cèl.lules
• Les cèllules de la mòrula i del blastòcit
  primerenc són cèllules mare embrionàries
  totipotents ja que poden generar qualsevol tipus
  cellular.
• La massa cellular interna del blastòcit tardà
  són les cèllules mare embrionàries. Poden
  generar qualsevol part o tipus cellular de
  lembrió. Són pluripotents (ja no poden formar
  les membranes extraembrionàries).
• Les cèllules oligopotents són les cèllules mare
  de teixit només poden generar pocs tipus
  cellulars, només aquells que hi ha en el teixit
  on es troben.

16
Clonatge reproductiu natural (nhem dit
reproducció asexual) bipartició reproducció
vegetativa dels vegetals r. Asexual a les
planàries Els bessons monozigòtics (comparteixen
tant el material hereditari nuclear com el
mitocondrial) Clonatge reproductiu
experimental és un procés experimental destinat
a obtenir organismes genèticament idèntics. Hi ha
2 maneres a) per divisió de lembrió o escissió
gemellar (com els bessons monozigòtics) b) per
transferència nuclear
17
(No Transcript)
18
Al 1996 a Escòcia, Ian Wilmut i collaboradors
van obtenir un clon amb aquest mètode lovella
Dolly, el primer mamífer clònic a partir del
nucli duna cèllula diferenciada de glàndula
mamària introduït dins un oòcit. La cèllula
donant de nucli és una cèllula amb un programa
gènic activat per fer de cèllula de glàndula
mamària, en el cas de la Dolly, i després de la
transferència ha dactuar de nucli de zigot. Cal
desactivar els programes gènics i reprogramar
perquè funcioni com a zigot. Van caldre 400
oòcits, 227 on van introduir un nou nucli amb
èxit, dels quals 50 van ser embrions viables,
només 13 mares adoptants van quedar embarassades,
de les qual només una va parir la Dolly
19
Biotecnologia i salut Bioxips dispositis
diminuts amb fragments dADN que permeten
detectar la presència de certs gens alterats en
una mostra de sang Diagnòstic preimplantacional
dalgunes alteracions gèniques. Consisteix en
obtenir embrions mitjançant FIV als quals
sapliquen diverses tècniques de diagnosi. Es
tria el que no té alteracions i simplanta per
obtenir una persona sana. Teràpia gènica
consisteix en la curació de malalties
hereditàries degudes a la presència dun gen no
funcional inserint una còpia dun gen que pugui
fer correctament la seva funció.
20
Xips dADN
21
14/3/2009  INVESTIGACIÓ AMB CÈLLULES MARE El
primer 'nadó medicament' espanyol cura el seu
germà malalt  Andrés ha superat una greu anèmia
gràcies a la sang del cordó umbilical del petit
Javier Andrés Mariscal acaba de fer 7 anys, i des
de fa un mes la seva vida no depèn de
transfusions sanguínies ni té marcat el calendari
a causa de la greu anèmia congènita que patia. Li
han trasplantat amb èxit cèl.lules del cordó
umbilical del seu germà Javier, seleccionat
genèticament. A partir d'ara, tan sols s'haurà de
sotmetre a un tractament mèdic de sis mesos per
evitar possibles infeccions. Podrà fer vida
completament normalAndrés va néixer amb una
beta-talassèmia major, un tipus d'anèmia molt
greu que l'obligava a viure dependent de
l'hospital i escurçava la seva esperança de vida
fins als 25 anys. L'única curació era un
trasplantament de cèl.lules sanguínies, però a la
xarxa internacional de donants --amb 11 milions
de persones-- no en van trobar cap de compatible,
i els metges van plantejar la possibilitat de la
selecció genètica mitjançant diagnòstic genètic
preimplantatori. Els progenitors van sol.licitar
aquesta opció i, després de ser aprovada per un
comitè ètic, es va seleccionar l'embrió sa i amb
un perfil de compatibilitat absoluta.El nadó va
néixer a l'octubre i al gener el seu germà gran
es va sotmetre a unes fortes sessions de
quimioteràpia per eliminar les cèl.lules de la
seva medul.la òssia. Desproveït de cèl.lules mare
a la medul.la, una transfusió de la sang del
cordó umbilical va permetre que el seu cos
comencés a generar glòbuls vermells sans.
22
TERÀPIA GÈNICA
1. Aconseguir aïllar l'allel o gen sà a partir
d'una persona no malalta. Fer una construcció amb
el gen sà i un vector retrovirus o plàsmidi.
2. Obtenir un cultiu de cèllules del pacient
3. Introduir el gen sà en les cèllules del
pacient en cultiu.
4. Transferir les cèllules del cultiu que han
incorporat el DNA sà al pacient amb lesperança
que aquestes expressin la proteïna correcta que
el pacient no pot expressar
23
(No Transcript)
24
Francia y EE.UU. ensayan la terapia génica contra
el parkinson  La Vanguardia. Barcelona  15/10/20
09 Seis pacientes del hospital Henri-Mondor de
París han recibido una terapia génica
experimental para aliviar los síntomas de la
enfermedad de Parkinson. Otros cinco pacientes
han sido tratados con una terapia génica similar
en California. "Resultados esperanzadores,
ningún efecto secundario grave", resumió Béchir
Jarraya, investigador del equipo del hospital
Henri-Mondor. Pero "el ensayo aún está en curso,
demasiado pronto para tener conclusiones",
advirtió. Sí hay conclusiones de un exhaustivo
ensayo de terapia génica contra el parkinson
realizado en macacos. Según resultados
presentados ayer, las dificultades de movimiento
características de la enfermedad desaparecen
durante periodos superiores a tres años. Esta
mejora se observa sin que se produzcan
movimientos involuntarios como ocurre con los
fármacos actuales contra el parkinson cuando el
tratamiento es prolongado ni ningún otro efecto
secundario significativo. El parkinson se
destruyen las neuronas que producen dopamina en
una pequeña región del cerebro. En una persona
sana, la dopamina producida incide en otra región
del cerebro llamada cuerpo estriado y regula
funciones importantes como el movimiento
voluntario. Pero, en una persona con parkinson,
el cuerpo estriado se ve privado de dopamina, lo
que lleva a la rigidez muscular, temblores o
lentitud de movimientos, entre otros síntomas.
25
La terapia génica ensayada en el hospital
Henri-Mondor de París ha consistido en insertar
tres genes clave para la producción de dopamina
en neuronas del cuerpo estriado. El tratamiento
se aplica en intervenciones de neurocirugía de
más de seis horas de duración con anestesia
total. Los genes están vehiculados por virus
inocuos que se inyectan directamente en el cuerpo
estriado gracias a los virus, los genes
productores de dopamina se integran en el ADN de
las neuronas. Los investigadores han comprobado
cómo estos genes consiguen que vuelva a haber una
cantidad suficiente de dopamina en el cuerpo
estriado y que los síntomas del parkinson
remitan. El tratamiento ha sido desarrollado
por la compañía de biotecnología británica Oxford
BioMedica, que ha anunciado que otros doce
pacientes se incorporarán al estudio en los
próximos meses y que espera presentar las
conclusiones de la investigación en el 2012. El
tratamiento ensayado en California, en el que
sólo se inserta uno de los tres genes
relacionados con la dopamina, ha sido
desarrollado por la compañía Genzyme.
26
Extracció ADN
27
Extracció ADN
28
electroforesi
29
(No Transcript)
30
(No Transcript)
31
(No Transcript)
32
(No Transcript)
33
(No Transcript)
34
(No Transcript)
35
(No Transcript)
36
(No Transcript)
37
(No Transcript)
38
(No Transcript)
39
(No Transcript)
40
(No Transcript)
41
(No Transcript)
42
(No Transcript)
43
(No Transcript)
44
(No Transcript)
45
(No Transcript)
46
(No Transcript)
47
(No Transcript)
48
(No Transcript)
49
(No Transcript)
50
(No Transcript)
51
(No Transcript)
52
(No Transcript)