Biotecnologia: ADN Recombinant, PCR, CRISPR i Immunoteràpia

ADN RECOMBINANT: Permet aïllar, combinar, copiar i seqüenciar fragments d'ADN, a vegades d'organismes diferents. Els organismes obtinguts s'anomenen OGM. Si s'hi introdueix un gen d'una altra espècie, es diu transgènic.

INSULINA PER ADN RECOMBINANT:

1. Identificar el fragment d'ADN que conté el gen d'interès.
2. Introduir el gen en una cèl·lula receptora (normalment bacteris o llevats) per obtenir un OGM.
3. La cèl·lula es divideix i fa còpies del gen d'interès.
4. Cultivar en fermentadors per produir insulina en grans quantitats.

TIPUS DE CLONACIÓ: clonació reproductiva → obtenció d'animals idèntics amb característiques útils; clonació terapèutica → obtenció de cèl·lules mare embrionàries per a tractaments.

CÈL·LULES MARE: cèl·lules capaces de dividir-se indefinidament i diferenciar-se en teixits adults.

• Embrionàries: deriven de l'embrió de 7 a 14 dies. Són pluripotents i poden formar tots els tipus cel·lulars del cos.
• Adultes: són multipotents i només poden originar alguns tipus cel·lulars.

CULTIUS CEL·LULARS I DE TEIXITS:

• Primaris: cèl·lules extretes directament d'un òrgan per estudiar malalties al laboratori.
• Estàndard: línies cel·lulars immortals, normalment cèl·lules canceroses, útils per a la investigació contínua.

MEDICAMENTS BIOTECNOLÒGICS: insulina humana, hormona del creixement, factor VIII, vacunes, antibiòtics i interferó.

PCR (reacció en cadena de la polimerasa): tècnica que permet obtenir milions de còpies d'un fragment d'ADN de manera ràpida i senzilla. S'utilitza un aparell anomenat termociclador, que realitza cicles d'escalfament i refredament; l'ADN es duplica en cada cicle.

COMPONENTS: ADN motlle, polimerasa resistent a altes temperatures, encebadors (primers) i nucleòtids lliures.

PASSOS:

1. Desnaturalització (~95 °C): la doble cadena d'ADN se separa en dues cadenes simples.
2. Hibridació o aparellament (~60 °C): els encebadors s'uneixen a les seqüències complementàries de l'ADN.
3. Elongació (~72 °C): la polimerasa copia l'ADN.

El procés es repeteix entre 30 i 40 cops.

APLICACIONS: identificació de microorganismes infecciosos, estudi de gens, anàlisi d'ADN arqueològic, detecció de transgènics, recerca biomèdica i proves de paternitat.

CRISPR: tècnica que permet eliminar, afegir o alterar material genètic de manera ràpida, barata, precisa i eficaç. Es basa en un mecanisme de defensa immunitària de bacteris i llevats.

FUNCIONAMENT: quan un bacteri és infectat, captura fragments d'ADN del virus i els introdueix al seu genoma, creant zones CRISPR. En una segona infecció, el bacteri transcriu aquesta zona i l'ARN guia s'aparella amb l'ADN del virus. La proteïna Cas9 s'associa a aquest ARN, talla l'ADN víric i el inactiva. Després del tall, la cèl·lula utilitza sistemes de reparació per modificar el material genètic.

APLICACIONS: creació de models transgènics per a la recerca biomèdica, tractament de malalties genètiques com la beta-talassèmia, l'anèmia falciforme, la distròfia muscular de Duchenne i la malaltia de Huntington, immunoteràpia contra el càncer i lluita contra el VIH.

IMMUNOTERÀPIA: tractament que utilitza certes parts del sistema immunitari per combatre malalties com el càncer.

ESTRATÈGIES: estimular les defenses naturals del sistema immunitari perquè busquin i atacuen les cèl·lules canceroses, o fabricar substàncies similars al laboratori.

CAR-T: consisteix a extreure limfòcits T del pacient i modificar-los al laboratori perquè reconeguin i atacuen les cèl·lules canceroses.

PROCÉS:

1. Extreure els limfòcits T.
2. Afegir un gen que codifica un receptor per a l'antigen de la cèl·lula cancerosa.
3. Multiplicar les cèl·lules modificades al laboratori.
4. Retornar-les al pacient perquè atacuin el tumor.

EFECTES SECUNDARIS:

• Síndrome d'alliberament de citoquines: febre, vòmits, diarrea i nàusees.
• Neurotoxicitat: confusió i dificultat per parlar.

TERAPIES GÈNIQUES APROVADES:

• Neuromusculars: atròfia muscular espinal i distròfia muscular de Duchenne.
• Oncològiques: melanoma i leucèmia limfoblàstica aguda.
• Altres: dèficit de lipasa, dèficit de descarboxilasa i epidermòlisi ampul·losa.