Bioteknologia: Definizioa, Teknikak, Aplikazioak eta Bioetika

Definizioak

Bioteknologia: Zientziaren adar bat da, izaki bizidunak edo haien osagaiak erabiltzen dituzten prozesu teknologikoen garapenean jarduten du, zenbait aplikazio gauzatzeko.

• Ingeniaritza genetikoa: DNA manipulatzeko eta eraldatzeko aukera ematen duten tekniken multzoa da; horrez gain, azido nukleiko hori organismo batzuetatik beste batzuetara transferitzeko aukera ematen du.
• Genetikoki eraldatutako organismoa (GEO): Ingeniaritza genetikoko teknikak erabiliz, informazio genetikoa eraldatu zaiona da, bai organismo horri txertatu zaion material genetikoko sekuentzia baten bidez, bai mutazio edo delezio bidez.
• Organismo transgenikoa: Jatorrizko genomakoa ez den gene bat txertatuz, genetikoki eraldatutako organismoa.
• DNA birkonbinatua: DNA sekuentzia hibridoa, jatorri desberdina duten bi DNA sekuentziaren bat egitetik sortua.
• Murrizte-entzima: Entzimak ezagut dezakeen sekuentzia espezifiko batean, DNA molekula ebakitzea katalizatzen duena.
• DNA ligasa: Bi DNA zati elkartzen duen entzima.
• Klonazio-bektorea: Zelula baten barruan erreplikatzeko gai den DNA molekula bat da. Horretarako, beste DNA zati bat, interesekoa, sartzen da zelula horretan, eta DNA molekula birkonbinatu bat da emaitza. Bektore ohikoenak plasmido bakterianoak dira.
• Klonazioa: Genetikoki berdinak diren banakoak sortzea. Bi klonazio mota: DNA molekula birkonbinatuen klonazioa eta ugalketa sexuala duten organismo konplexuen klonazioa.
• Gene markatzaileak: Genetikoki eraldatutako organismoak hautatzeko erabiltzen diren geneak.
• Sekuentziazioa: DNA zati baten edo zati batzuen sekuentzia zehazten du.

Teknikak

Polimerasaren Kate Erreakzioa (PCR)

Kary Mullisek asmatu zuen 1986an. Termozikladorean gertatzen den prozesua da eta DNA anplifikatzea lortzen da, hau da, DNA kopia asko egitea.

Hainbat osagai behar dira: DNA, DNA polimerasa termoerresistentea (prozesua tenperatura altuetan gertatzen delako), bi hasle edo zebadore eta desoxierribonukleotidoak (adenina, timina, guanina…).

Hiru etapa:

1. Desnaturalizazioa: Helize bikoitza puskatu behar da. Hori gertatzeko, 95 °C-ra igo 15 segundoz. Beraz, egitura sekundarioa apurtzen da eta bi kate lortzen dira.
2. Zebadoreen lerrokatzea edo bat-egitea: Tenperatura jaitsi, 55 °C ingurura 15 segundoz. Hemen, zebadoreak DNA katera lotzen dira.
3. Elongazioa: Luzapena. Tenperatura berriro igo (72 °C, 30 segundo). DNA polimerasak desoxierribonukleotidoak jartzen ditu.

Azido Nukleotidoen Sekuentziazioa

Nukleotidoak zeintzuk diren ezagutzea da. Metodo hau Sangerrek garatu zuen 1977an. Prozesu honetan, DNA kate bakarraren sekuentzia ezagutzea lortzen dugu. Kate bakarreko DNAren zati batetik abiatzen da.

Osagaiak: DNA polimerasa, zebadore markatu bat, lau desoxierribonukleotidoak, lau didesoxirribonukleotidoak (3. C-an OH ez).

Urratsak:

1. Prestaketa: Lau hodi prestatzen dira. Bakoitzean didesoxirribonukleotido bat jartzen da: zebadorea, desoxierribonukleotidoak eta DNA polimerasa.
2. Polimerasaren erreakzioa: DNA polimerasak DNA moldearen kopia egiten du. Hodi horretako didesoxierribonukleotidoa ausaz puntu espezifiko batean gehitzen du, prozesua geratuz, eta luzera jakin bateko DNA zatia lortuz. Azkenean, DNAren kopiaren zati asko lortzen dira; bakoitza luzera desberdinekoa.
3. Zatien analisia: Lau erreakzioetako bakoitzaren elektroforesia egiten da (tamainaren arabera gehiago edo gutxiago migratu). Lau elektroforesiak gainjarriz, sintetizatutako DNAren sekuentzia zehaztu daiteke, abiapuntuko DNAren osagarria izango dena.

• Sekuentziazio masiboa: Hainbat DNA zati aldi berean sekuentziatzea ahalbidetzen du, genoma osoak sekuentziatzeko aukera emanez. Lau erreakzioak edukiontzi berean egiten dira (fluoreszentzia bidez).

DNA Birkonbinatua Lortzea eta Klonatzea

DNA sekuentzia bat, hori ez duen beste organismo batean sartzen denean lortzen da DNA birkonbinatua; bigarren organismo hori organismo transgenikoa bihurtzen da. Prozesu honetan aukeratu behar da zer organismo edo gene sartu nahi den.

Etapak:

1. Klonatu behar den genea lortzea eta prestatzea: Zelulen lisia -> DNAren erauzketa -> genea dagoen DNAren zatia isolatu -> genea ebaki murrizketa-entzima bidez.
2. Klonazio-bektorea lortzea eta prestatzea: Ebakitako intereseko genea DNA batean txertatzen da. Horretarako, intereseko genea ebakitzeko erabilitako murrizte-entzima berberekin ebakitzen dira, bien muturrak bateragarri bihurtzeko.
3. DNA birkonbinatua eraikitzea: Plasmido ebakia eta intereseko genea ligasa baten bidez elkartu, DNA birkonbinatua sortuz (kimera: bi organismo desberdinen DNAren nahasketa).
4. Zelula-kultibo eta DNA birkonbinatuaren hedapena: DNA birkonbinatua zelula anfitrioietan txertatzen da. Zelulak zatitu, eta kultiboan hedatzen dira; hala, DNA kimera erreplikatu, eta beren zelula alabei transmititzen diete. Horren ondorioz, DNA kimera modu naturalean klonatzen da.
5. Klon birkonbinatuak detektatzea eta hautatzea: DNA kimera duten zelulak identifikatzeko, bektoreak daramatzan gene markatzaileen adierazpena detektatzen da.

CRISPR Teknologia

Asmatzaileak: Emmanuelle Charpentier eta Jennifer Doudna. Esanahia: sekuentzia errepikatuak dira, elkarrengandik sekuentzia bakuntzailez bereizita. Memoria immunitario baten antzekoak, bakterioek defentsarako baliabide gisa erabiltzen dituzte. Erabilera: geneen edizioa.

Urratsak:

1. RNA gida bat diseinatzen da DNA sekuentzia jakin batetik abiatuta.
2. RNA hori Cas9 endonukleasak ezagutuko du.
3. Cas9ak RNA gidaren DNA osagarria ebakitzen du.
4. Gero, DNA konpontzeko mekanismo zelular naturalek esku hartzen dute, eta bi modutan jardun dezakete:
   1. Ebaketa modu zehaztugabean itxiz, genea ez-aktibo uzten duten txertaketak edo delezioak eraginez.
   2. Ebakidura batez, zeluletan artifizialki sartzen den sekuentzia bat birkonbinazioz txertatuta; hala, genea editatuta (aldatuta) geratzen da.

Terapia Genikoa eta Birus-Bektoreak

• Terapia genikoa: Gaixotasunak sendatzeko prozedura bat da, non DNAn aldaketak egiten diren, DNA sekuentzia funtzionala lortzeko eta gaixotasunak ekiditeko.
• Birus-bektoreak: Genetikoki eraldatutako birusak, zeluletan intereseko DNA sartzeko baliatzen direnak.

Ugalketa Sexuala duten Organismoak Klonatzea

Klonazioa: genetikoki berdin-berdinak diren organismoak sortzea.

• Ugalketa asexualean: prozesu naturala (mitosi bidez).
• Ugalketa sexualean: ezinezkoa da klonazio naturala. Ugaltze-klonaziorako eta klonazio terapeutikorako teknikei esker, ugalketa sexuala duten organismoen klonazio artifiziala posible da.

Ugaltze-Klonazioa

Aurretik existitzen den espezie bereko beste baten genetikoki berdin-berdina den organismo osoa lortzea.

Klonazio Terapeutikoa

Zelula ama enbrionarioak transplanteetarako ehun edo organoak eskuragarri izateko sortzen dira, sortutako zelula amak organismo jakin batenaren berdin-berdinak izaten baitira genetikoki.

Ugaltze-Klonazio Teknika (Sexualetan)

1. Klonatu nahi den banakoaren (A banakoa) zelula somatiko bat hartu eta nukleoa erauzi.
2. Beste banako eme baten (B banakoa) ernaldu gabeko obulu bat hartzen da, eta haren nukleoa erauzten da.
3. Nukleoa erauzi zaion B banakoaren obuluan injektatzen da A banakoaren zelula somatikoaren nukleoa.
4. Lortzen den enbrioia hirugarren banako eme baten (C banakoa) ugaltze-aparatuan ezartzen da; azken banako horretan osatuko da garapena, eta A banakoaren klon artifizial bat jaioko da, haren berdin-berdinak genetikoki.

Klonazio Terapeutikoaren Prozesua

Obulua laborategian garatzen da enbrioi baten, baina organismo bati sartu beharrean, laborategian hazten jarraitzen da. Obulua zatitzen joaten da, blastozisto izeneko egiturara iritsi arte, eta puntu batean, ama zelulak ateratzen dizkiogu, eta blastozistoa hil egiten da, helburu terapeutikoekin erabiltzeko eskuragarri izateko. Ama zeluletatik edozein zelula sor daiteke.

Aplikazioak

Aplikazioak Nekazaritzan eta Abeltzaintzan

• Nekazaritza: Izurrien aurka gogorragoak diren nekazaritzako landareak, eremu hotz zein lehorretan haz daitezkeen landareak, fruitu handiagoak zein nutrizio-balio handiagoak dituztenak.
  • Adibidea: BT motako arto transgenikoa. BT genea Bacillus thuringiensis bakteriotik dator, arto-zulatzailea akabatzen duen toxina sortzen du. Abantaila: ez du intsektizidarik behar. Kezka: toxinak beste intsektuetan izan dezakeen eragina edo txertatutako genea polinizazio bidez beste landare batzuetara transferitzea.
• Abeltzaintza: Abereen hazkuntza azkarragoa lortzeko, errendimendu handiagoa lortzeko, kalitate hobeko okela, esnea eta intereseko beste produktu batzuk ekoiztea, saiakuntza farmazeutikorako edo transplanteetarako organoak emateko ere.

Industrian

• Farmazia: Kimikoki sintetizatzeko zailak edo garestiak diren farmakoak lortu, farmakoen eraginkortasuna handitu. Horrela ekoizten dira: bitaminak, entzimak, antibiotikoak, hormonak, gaixotasun infekziosoen aurkako antigorputz espezifikoak dituzten serumak eta txertoak.
• Meatzaritza: Bioprozesuak erabiltzen dira material batzuk garbitzen eta berreskuratzen laguntzeko. Bakterioek eta onddoek egiten dute hori, metala inpregnatzen duten arroken substantzietan lan egiten dute.

Medikuntza

• Ehun eta Organoen Transplanteak: Errefusa murriztera edo desagerraraztera bideratutako bi metodo:
  1. Klonazio terapeutikoa: Zelula identikoak sortuko dira transplante bat behar duten pazientearentzat.
• Medikuntza Legala eta Forentsea: Banakoen senidetasuna zehaztu eta banakoak identifikatzeko da. Markatzaile genikoen erabilera: edozein pertsona indibidualki identifikatzeko. PCR: DNA lagin txikiak anplifikatu egin daitezke, alderaketak egin ahal izateko behar besteko kantitateak lortzeko.

Ingurumena

1. Hondakin-uren arazketa: Ura garbitu, edangarria izan dadin. Hemen, mikroorganismoek parte hartzen dute.
2. Konposta egin: Mikroorganismo deskonposatzaileak erabiliz.
3. Bioplastikoa egin: Bakterio-genero batzuk berez sortzen dute.

Bioetika

Etikaren adarretako bat da, jokaera-printzipio egokiak sustatzen ditu, bai giza bizi eta osasunarekiko, bai planetako izaki bizidunen multzoarekiko, bai ingurumenarekiko.

Printzipioak:

• Autonomiaren printzipioa: Aske garela edozein erabaki hartzeko, presiorik gabe.
• Ongintzaren printzipioa: Beti bilatu behar da biziaren onura.
• Kalterik ez egiteko printzipioa: Kaltegarria den esku-hartzea debekatuta dago.
• Justiziaren printzipioa: Errespetua.

• Bioetikako batzordea: Diziplinarteko taldeak dira. Haien funtzioa da biziaren eta osasunaren zientziekin lotutako dilema moralei buruz eztabaidatzea eta argudiatzea.

Alderdi Etikoak

DNA Birkonbinatuari buruzko Etika

Espainian, 9/2003 Legeak ezartzen du genetikoki eraldatutako organismoak konfinatuta erabiltzeko, nahita askatzeko eta merkaturatzeko araubide juridikoa.

• Estatuko Administrazio Orokorrak: GEOak edo haiek osagaitzat dituzten produktuak merkaturatzeko baimenak eman, ikerketa-programak kontrolatu, GEOen erregistro publikoa egin, kontrol-organismoak.
• Elikagai transgenikoak etiketatuta egon behar dira.

Klonazio Bioteknologia

• Ugaltze-klonazioari buruzko legedia: Gaur egun, gizakien ugaltze-klonazioa debekatuta dago, baina giza zelulak ikerketa-helburuekin eta helburu terapeutikoekin klona daitezke.
• Legeak: 14/2007, 14/2006, Patenteen 24/2025.
• Klonazio terapeutikoari buruzko legedia: Baimenduta dago enbrioiak klonatzea ikerketarako edo zelula amak erauzteko, baldin eta egunak edo organoak sortzeko helburua gaixoetan kaltetuta dauden beste batzuk osatzea bada. Bestalde, baimenduta dago giza zelula helduak klonatzea eta zelula horiek enbrioi-egoerara hel daitezen birprogramatzea, zelula amen kultiboak lortzeko.
• Animalien klonazioari buruzko legedia: Baimenduta dago ikerketarako, mehatxupean edo desagertzeko arriskuan dauden espezieak kontserbatzeko eta transplanteetarako farmakoak edo ehunak sortzeko.

Bioetika Sekuentziazio Genetikoan

Genoma osoa sekuentziatzea baimenduta dago. Kezka dago datu genetikoen pribatutasunerako eskubidearekin, “aztarna genetiko” deritzon horretan oinarritutako diskriminazio laboralarekin, sanitarioarekin edo sozialarekin.

• Laguntza bidezko ugalketa sorutako enbrioiak: Herentziazko gaixotasunen kasuak eragoztea posible da, baina ezaugarri ikusgaien geneak hautatzea ez.