Bioteknologiaren eta Ingeniaritza Genetikoaren Gida

BIOTEKNOLOGIA ETA INGENIARITZA GENETIKOA

0. BIOTEKNOLOGIA

Bizidunak, bizidunetatik lortutako produktuak edo prozesu biologikoak erabiltzea gizakiarentzako interesgarriak diren produktuak lortzeko. Historikoki gizakiak beti erabili izan du (ogia egitean, kultiboak hobetuz, hautatutako animaliak gurutzatuz…).

INGENIARITZA GENETIKOA

Gene bat edo gene-talde bat manipulatuz (kanporatuz, txertatuz, eraldatuz), zelulen eta bizidunen osaera genetikoa aldatzea ahalbidetzen duten tekniken multzoa. Bioteknologiaren atala da.

1. DNAREN ANPLIFIKAZIOA (PCR)

• Zer da PCR-a? Gene baten edo DNA sekuentzia jakin baten kopia asko lortzeko erabiltzen den teknika da. Gaur egun bi teknika erabiltzen dira: Klonazio molekularra edo genikoa (zelula baten barruan DNA erreplikatzea) eta PCR (Polimerasaren Kate-Erreakzioa).
• Zer behar da PCR-a egiteko? Jatorrizko DNA (moldea), Desoxirribonukleotido-trifosfatoak, Zebadoreak (bi primer), DNA polimerasa termoerresistenteak (Taq polimerasa), Mg2+ ioiak, Tanpoi disoluzioa eta Termozikladorea.
• Teknikaren oinarria: Tenperatura altuen eta baxuen zikloen txandakatzea: DNAren desnaturalizazioa (95ºC), zebadoreen hibridazioa (50ºC) eta DNAren erreplikazioa (72ºC).
• PCRaren abantailak: Prozesu azkarra, entzimen berrerabilgarritasuna, lagin txikiaren nahikotasuna, geneak isolatu behar ez izatea eta behar gutxiko entzima motak.
• PCRaren erabilerak: Genomaren sekuentziazioa, gaixotasunen diagnostikoa (infekziosoak, genetikoak), bateragarritasun-ikerketak, aitatasun-frogak, geneen ikerketa eta birusen detekzioa (HIESa, SARS-Cov-2).
• RT-q PCR: RNA birusak (SARS-Cov-2 bezala) detektatzeko erabiltzen da. Alderantzizko transkripzioa (RNAtik DNAra) eta kantifikazioa egiten ditu.

2. DNA ERREKONBINANTEAREN TEKNOLOGIA

• Zer da DNA errekonbinantea? Espezie desberdinen DNA zatiak modu artifizialean konbinatuz lortzen den DNA.
• DNA errekonbinantea lortzeko urratsak:

1. DNA zati espezifikoak lortu eta elkartu (errestrikzio-entzimak erabiliz).
2. DNA errekonbinantea klonazio-bektoreetan sartu (plasmidoak, birusak, kosmidak).
3. Klonazio-bektoreak zelula ostalarietan sartu (transformazioa).
4. Plasmido errekonbinanteak dituzten bakteriak aukeratu (markatzaileak erabiliz).

Klonazio-bektoreak: DNA molekulak, artifizialki sartutako beste espezie baten ADN zati bat daramatenak eta zelula ostalari baten barruan erreplikatzeko gai direnak. Ezaugarriak: autonomia, errestrikzio-gune bakarra eta hautaketarako markatzailea.Plasmidoak: Bakterioetan agertzen diren DNA zirkular txikiak. Adibidez, pUC18 plasmidoak anpizilina-erresistentzia (ampR) eta β-galaktosidasa (lacZ) geneak ditu.Birus bakteriofagoak eta Kosmidoak: Beste bektore mota batzuk, DNA zati handiagoak txertatzeko erabilgarriak.Transformazio bakterianoa: Plasmidoak bakteria barrura sartzeko prozesua.DNA errekonbinantearen erabilerak: Produktu biofarmakologikoak ekoiztea (intsulina, hazkunde-hormona), gaixotasunak tratatzea eta ikertzea.Prokarioten eta eukarioten arteko desberdintasunak: Transkripzio eta itzulpen prozesuen desberdintasunak direla eta, gene eukariotoak adierazteko promotore egokiak behar dira. Legamiak erabiltzea alternatiba ona da.

3. ELEKTROFORESIA

• Zer da elektroforesia? Elektrikoki kargatutako molekulak (DNA) tamainaren arabera banatzeko teknika.
• Funtsezko printzipioa: DNA molekulak (karga negatiboa dutenak) eremu elektriko batean polo negatibotik positibora mugitzen dira agarosazko edo poliakrilamidazko gel batean zehar. Tamaina txikienekoak azkarrago mugitzen dira.
• Prozedura: DNA anplifikatu eta errestrikzio-entzimekin zatitu ondoren, gel batean kokatzen da eta korronte elektrikoa aplikatzen da.
• Erabilerak: DNA aztarna (fingerprinting) egiteko (forentsean, aitatasun-frogak), gaixotasun genetikoak diagnostikatzeko (anemia faltziformea).

4. DNAren SEKUENTZIAZIOA

• Zer da DNAren sekuentziazioa? DNA molekula batek duen nukleotido-sekuentzia zehaztea.
• Sanger metodoa (Didesoxi): dNTP arruntekin batera, didesoxirribonukleotido trifosfatoak (ddNTP) erabiltzen dira, katearen luzapena eten egiten dutenak.
• Prozedura: DNA moldea, primerra, DNA polimerasa, dNTPak eta fluoreszentziaz markatutako ddNTPak nahasten dira. Luzera desberdinetako zatiak sortzen dira, bakoitza ddNTP batean bukatuta. Elektroforesiaren bidez banatzen dira eta sekuentzia zehazten da.
• Erabilerak: Gaixotasun genetikoen mutazioak detektatzeko, antropologian espezieen arteko ahaidetasunak ikertzeko eta birusen genoma sekuentziatzeko.

5. CRISPR TEKNOLOGIA

• Aurrekariak: CRISPR geneek bakterioen defentsa-mekanismo bat osatzen dute birusen aurka.
• CRISPR-CAS sistema: Geneak editatzeko tresna programagarria. Cas9 entzima eta RNA gida batez osatuta dago. DNA zati zehatzak ezabatu, gehitu edo aldatzeko erabiltzen da.
• Garapena eta arazoak: Gaixotasun genetikoak tratatzeko potentziala du, baina oraindik ez da guztiz garatu eta nahi ez diren aldaketak sor ditzake. Enbrioien aldaketek espeziearen eboluzioan eragina izan dezakete.

6. INGENIARITZA GENETIKOAREN APLIKAZIO PRAKTIKOAK

• Terapia genikoa: Gaixotasun monogenikoak sendatzeko, gene akastuna zuzenarekin ordezkatuz. Birusak edo CRISPR-CAS erabiltzen dira bektore gisa.
• Ingurumeneko aplikazioak: Mikroorganismo genetikoki eraldatuak erabiltzea konposatu kimikoak eraldatzeko, hondakinak ezabatzeko eta birziklatzeko.
• Landare transgenikoak: Gene arrotzak dituzten landareak, ingurunera hobeto egokitzeko, nutrizio-ahalmena hobetzeko, izurriteen aurrean erresistenteak izateko edo bioerreaktore gisa erabiltzeko. Adib: Bt artoa.
• Animalia transgenikoak: Gene arrotzak dituzten animaliak, ikerketarako, proteinak ekoizteko (bioerreaktoreak), abeltzaintza hobetzeko edo produktu farmazeutikoak ekoizteko.

7. UGAL-MEDIKUNTZA TEKNIKAK

• Lagundutako ugalketarako teknikak: In vitro ernalketa (FIV), Gametoen transferentzia intratubarikoa (GIFT), Espermatozoideen injekzio intrazitoplasmatikoa (ICSI).
• Inplantatu baino lehenagoko diagnostikoa (PGD): Enbrioien analisi genetikoa egitea, gaixotasun genetikoak saihesteko edo bateragarritasuna aztertzeko.
• Animalien klonazioa: Genetikoki berdin-berdinak diren animaliak sortzea (Dolly ardia). Nukleoaren transferentzia da teknika nagusia.
• Klonazio terapeutikoa: Enbrioi klonikoetatik ama-zelulak lortzea, ehunak birsortzeko.
• Ama-zelulak: Diferentziatu gabeko zelulak, zatitzeko eta zelula espezializatuak sortzeko gaitasuna dutenak. Enbrioi-ama-zelulak (pluripotenteak) eta ama-zelula helduak (multipotenteak) bereizten dira.

GENEAK ETA MINBIZIA

1. Kontzeptuak: Minbizia (neoplasia, tumore gaiztoa) ziklo zelularraren kontrola galdu duten zelulen hazkundea da, metastasia egiteko gaitasunarekin.

2. Zelula minbizidunen ezaugarriak: Anaplasia, monoklonalitatea, autonomia zelularra, metastasia, mutazio ugari eta zatitze-abiadura handia.

3. Minbiziaren jatorria: Mutazioak: Gene kantzerigenoen (protoonkogenoak, antionkogenoak, modulatzaileak) mutazioek eragiten dute, zelulen hazkundearen kontrola galtzen denean.

4. Minbiziaren agerpena eragiten duten faktoreak: Heredagarriak, infekziosoak (birusek eragindakoak), erradiazioak, konposatu kimikoak eta faktore immunologikoak.

5. Minbiziaren tratamendua: Prebentzioa eta detekzio goiztiarra dira garrantzitsuenak. Tratamenduak: erradioterapia, kimioterapia, kirurgia eta immunoterapia.

6. Minbiziaren kontrako tratamendu berriak: Immunoterapia (txertoak, antigorputz monoklonalak) eta terapia genikoa (geneak sartzea minbizi-zeluletara).