Biologia Cel·lular i Enginyeria Genètica: Mitosi, Teràpia Gènica i Biotecnologia

La Mitosi: Divisió Cel·lular Essencial

La mitosi és el procés pel qual, a partir d’una cèl·lula mare, es generen dues cèl·lules filles amb la mateixa dotació cromosòmica. Aquest procés comprèn la divisió del nucli, anomenada cariocinesi, i posteriorment la divisió del citoplasma o citocinesi.

Fases de la Mitosi

1. Profase: Formació del fus mitòtic; la membrana nuclear es desintegra; els centríols migren cap als extrems de la cèl·lula i els cromosomes, amb dues cromàtides, es comencen a visualitzar.
2. Metafase: Els cromosomes s’alineen al centre de la cèl·lula, equidistant dels centríols, formant la placa equatorial. Els microtúbuls s’enganxen als cromosomes per una part anomenada cinetòcor.
3. Anafase: Les cromàtides germanes se separen i es mouen cap als pols a causa de l’escurçament dels microtúbuls.
4. Telofase: Els cromosomes arriben als dos extrems de la cèl·lula i es forma l’embolcall nuclear al voltant de cada nou conjunt de cromosomes.

Teràpia Gènica i Producció de Substàncies Humanes

Objectiu de la Teràpia Gènica

Incorporar un gen correcte a les cèl·lules d’un individu amb una malaltia genètica per corregir-la.

Tipus de Teràpia Gènica

• Somàtica: Canvia només cèl·lules específiques del cos. Aquesta modificació no és hereditària.
• Germinal: Afecta òvuls, espermatozoides o zigots. Aquesta modificació és hereditària.

Mètode Comú i Exemple

El mètode més comú implica l’ús de retrovirus (virus d’ARN) com a vectors per introduir el gen desitjat.

Exemple: Tractament de la Talassèmia

La talassèmia és una malaltia de l’hemoglobina. El procés de teràpia gènica per a aquesta condició inclou:

1. S’extreuen cèl·lules del pacient.
2. S’hi introdueix el gen correcte mitjançant retrovirus.
3. Les cèl·lules modificades es reintrodueixen al cos del pacient.

Obtenció de Vacunes Recombinants

Una Tècnica Segura i Eficaç

Aquesta tècnica és segura perquè no s’utilitzen patògens sencers (ni vius ni morts), sinó només proteïnes específiques dels microorganismes. Aquestes proteïnes actuen com a antígens, desencadenant la resposta immunològica del cos (producció d’anticossos) sense risc d'infecció.

Exemple: Vacuna de l'Hepatitis B

1. Es talla el gen víric que codifica una proteïna específica del virus de l'hepatitis B.
2. Aquest gen s’insereix en un plasmidi, que posteriorment s’introdueix en una cèl·lula de llevat.
3. El llevat, en créixer, produeix la proteïna antigènica necessària per a la vacuna.
4. Cal destacar que els intents inicials amb bacteris van fallar, però l'ús de llevats va resultar exitós.

Clonació: Creació d'Individus Genèticament Idèntics

• Consisteix a obtenir individus genèticament idèntics al seu progenitor, coneguts com a clons.
• El cas més famós és el de l’Ovella Dolly (1997).
  • Es va inserir un nucli diploide d’una cèl·lula mamària en un òvul sense nucli.
  • L’òvul es va reactivar amb un impuls de corrent elèctric.
  • De 400 òvuls manipulats, només una ovella va néixer, la Dolly.

Obtenció d'Organismes Transgènics

Què són els Organismes Transgènics?

Són organismes que contenen gens d’una altra espècie inserits en el seu ADN. El gen s’insereix en etapes primerenques del desenvolupament (per exemple, en el zigot) per assegurar que totes les cèl·lules de l'organisme, incloses les reproductores, continguin el gen modificat.

Aplicacions dels Organismes Transgènics

• Producció de substàncies humanes: Com hormones, enzims, factors de coagulació, etc.
• Producció d’anticossos: S’introdueixen els gens responsables en un organisme transgènic, que els produirà de manera eficient.

Obtenció de Plantes Transgèniques

1. Aïllament del gen d’interès: Utilitzant enzims de restricció.
2. Clonació i inserció del gen: El gen es clona i s’insereix en un vector (com un plasmidi o un virus).
3. Transferència a cèl·lules vegetals: El vector es transfereix a cèl·lules embrionàries vegetals (per exemple, mitjançant Agrobacterium tumefaciens o microbalística).
4. Selecció de cèl·lules modificades: Es seleccionen les cèl·lules que han incorporat el gen desitjat, sovint mitjançant marcadors genètics.
5. Cultiu i regeneració: Les cèl·lules seleccionades es cultiven per regenerar plantes completes que contindran el gen a totes les seves cèl·lules.

Obtenció d'Animals Transgènics

1. Aïllament i còpies del gen humà: S’aïlla el gen humà d’interès i se’n fan múltiples còpies.
2. Fecundació in vitro: S’efectua la fecundació in vitro d’òvuls de l’animal receptor.
3. Introducció del gen al zigot: El gen s’introdueix dins del zigot, sovint amb l’ajuda de vectors.
4. Selecció i implantació d'embrions: Es seleccionen els embrions que han incorporat el gen i s’implanten en una femella receptora.
5. Naixement de l'animal transgènic: L’animal transgènic neix amb la capacitat de produir la substància desitjada.