Benjamín Paz Aliaga M.D.; MSci.; DMS

Profesor de la Universidad Católica de Santa María

Profesor Emérito de la Universidad de San Agustin

LAS LEYES DE LA HERENCIA DE MENDEL (1822-1884)

LOS GENES ESTAN LOCALIZADOS EN LOS CROMOSOMAS ( Thomas Hunt Morgan-1901)

PEDIGRI DE LA ALCAPTONURIA

UN GEN = UNA ENZIMA

ARCHIBALD GARROD

(1902)

UN GEN = UNA PROTEINA

UN GEN = UNA PROTEINA

UN GEN = UNA CADENA PEPTIDICA

UN GEN = VARIAS CADENAS PEPTIDICAS

WATSON Y CRICK CUANDO DESCUBRIERON LA DOBLE HELICE 1953

WATSON Y CRICK , 50 AÑOS DESPUES DEL DESCUBRIMIENTO DE LA DOBLE HÉLICE- 2003

LA DOBLE HELICE DE WATSON Y CRICK

ESTRUCTURA DEL ADN

APAREAMIENTO DE BASES EN EL DNA

CROMOSOMAS HUMANOS

NUCLEOSOMA

Cromosoma y Gen

DNA RNA

PROTEINA

EL DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGIA MOLECULAR

TRADUCCION

TRANSCRIPCION

PROCESAMIENTO DEL RNA

mRNA

EL CODIGO GENETICO

ENZIMAS DE RESTRICCIÓN Y LOS LUGARES DE CORTE DEL DNA

PLASMIDO

PLASMIDO pBR322

OBTENCION DE LA MOLECULA DE DNA RECOMBINANTE

Biblioteca genomica

CONSTRUCCION DE UNA BIBLIOTECA cDNA

TRANSFORMACION DE LA CELULA HOSPEDERA

OBTENCION DE PROTEINAS DE MAMIFERO

EXPRESION DEL GEN DE LA INSULINA HUMANA EN E. COLI

PRODUCCION DEL ACTIVADOR DEL PLASMINOGENO TISULAR POR UN CULTIVO DE CELULAS DE MAMIFERO

HAT: Contiene hipoxantina, aminopterina y timidina

PRODUCCION BACTERIANA DE HORMONA DE CRECIMIENTO HUMANA

PROTEINAS RECOMBINANTES

INVESTIGACION BASICAALIMENTACION

DIAGNOSTICO

AGENTES TERAPEUTICOS

VACUNAS

ENZIMAS INDUSTRIALES

USOS DE LAS PROTEINAS RECOMBINANTES

PROTEINAS RECOMBINANTES TERAPEUTICAS (I)

PROTEÍNA Sistema de Producción

USOS

FACTORES DE COA-GULACION

FACTOR VIII

CULTIVO DE CELULAS DE MAMIFERO

Hemofilia A

FACTOR IX CULTIVO DE CELULAS DE MAMIFERO

Hemofilia B

FACTOR VIIa CULTIVO DE CELULAS DE MAMIFERO

Ciertas formas de hemofilia

PROTEINAS RECOMBINANTES TERAPEUTICAS (II)

PROTEÍNA Sistema de Producción

USOS

ANTICOAGULANTES

Activador del Plasminógeno Tisular (TPA)

CULTIVO DE CELULAS DE MAMIFERO

Infarto de miocardio

Activador del Plasminógeno Tisular

E. coli Infarto de miocardio

Hirudina Levaduras Trombocitopenia y prevención de trombosis

PROTEINAS RECOMBINANTES TERAPEUTICAS (III)

PROTEÍNA Sistema de Producción

USOS

HORMONAS

Insulina

Levaduras

E. coliDiabetes mellitus

Hormona del crecimiento

E. coli Estados de deficiencia

Folículo-estimu- lante

Cultivo de células de mamífero

Infertilidad Anovulación y Superovulación

PROTEINAS RECOMBINANTES TERAPEUTICAS (IV)

PROTEÍNA Sistema de Producción

USOS

HORMONAS

Paratiroidea E. coli Osteoporosis

Gonadotrofina coriónica

Cultivo de células de mamífero

Reproducción asistida

Tirotrofina Cultivo de células de mamífero

Detección y tratamiento de cáncer de tiroides

PROTEINAS RECOMBINANTES TERAPEUTICAS (V)

PROTEÍNA Sistema de Producción

USOS

HORMONAS

Luteinizante Cultivo de células de mamífero

Ciertas formas de infertilidad

Calcitonina Cultivo de células de mamífero

Enfermedad de Paget

Glucagon Levaduras Hipoglucemia

PROTEINAS RECOMBINANTES TERAPEUTICAS (VI)

PROTEÍNA Sistema de Producción

USOS

FACTORES HEMA-TOPOYETICOS

EritropoyetinaCultivo de células de mamífero

Anemia

Interferon alfa E. coli Hepatitis B y C

Interferón beta E. coli Esclerosis múltiple

EXPRESION DEL GEN DE LA INSULINA HUMANA EN E. COLI

PRODUCCION BACTERIANA DE HORMONA DE CRECIMIENTO HUMANA

PRODUCCION DE LA VACUNA CONTRA LA HEPATITIS B EN LEVADURA

PRODUCCION DEL ACTIVADOR DEL PLASMINOGENO TISULAR POR UN CULTIVO DE CELULAS DE MAMIFERO

HAT: Contiene hipoxantina, aminopterina y timidina

PRODUCCION DE ANTICUERPOS MONOCLONALES

INSULINA RECOMBINANTE DE LILLY

APLICACIONES DE LA TECNOLOGIA DEL DNA RECOMBINANTE

PRODUCCIÓN DE PROTEÍNAS POR DNAr• Actualmente se utilizan células modificadas

genéticamente para producir dos clases de productos: productos no proteicos y proteínas

Sin embargo, la principal razón de la clonación de genes ha sido la biosíntesis de proteínas.

• Los sistemas de expresión constan de tres componentes: 1. Los elementos genéticos 2. El organismo o célula hospedera 3. Las condiciones de cultivo• Estos tres aspectos interaccionan entre si para definir la

productividad final del proceso, no existe una estrategia única para lograr la expresión máxima de genes, cada gen tiene características propias que requieren de condiciones específicas para su óptima expresión, además de que cada célula hospedera tiene a su vez peculiaridades genéticas que determinan su éxito o fracaso como células productoras. De allí la gran diversidad de estrategias de producción.

PRODUCCIÓN DE VACUNAS VIRALES

• Es la aplicación comercial más antigua, contra la poliomielitis, difteria, tosferina, tétanos, rabia, viruela, rubéola, y paperas en humanos; en animales: panleucopenia felina, rabia, hepatitis canina, enfermedad de la boca del ganado, etc.

• Las vacunas son de dos tipos:

a) Las que se preparan a partir de virus vivos pero atenuados (no virulentos)

b) Las que utilizan proteínas de virus, virus muertos o inactivados.

PRODUCCIÓN DE VACUNAS BACTERIANAS• Dada la existencia de una gran variedad de antibióticos, la

producción de vacunas contra bacterias no ha sido un área muy estudiada

• Se justifica impulsar el desarrollo de vacunas por: a) no hay antibióticos para todas las infecciones bacterianas b) el uso indiscriminado de antibióticos en los últimos años

ha impulsado la proliferación de cepas resistentesLas proteínas situadas en la capa más externa de las

bacterias son más inmunogénicas que aquellas poco expuestas, por lo que una estrategia puede ser producir la proteína inmunogénica de una bacteria peligrosa en la superficie de una bacteria inocua. Esto se probó con éxito en una proteína altamente inmunogénica del Vibrio cholerae: un epítope de la toxina B se expresó como un híbrido con una proteína del flagelo de una cepa inocua de Salmonella, y fue capaz de generar anticuerpos contra la toxina del colera.

Congreso de Biotecnología 2002 Cuba

• Cuba ha ofrecido la vacuna contra la meningitis B -único país del mundo que la había desarrollado de manera efectiva-, enfermedad bacteriana que provoca anualmente la muerte de 50 mil niños y adolescentes. Y si bien éste ha sido uno de los logros más reconocidos, la industria biotecnológica y farmacéutica cubana también ha producido el Interferón Recombinante Alfa, Estreptokinasa (medicamento que destruye los coágulos después del infarto cardiaco), el factor de crecimiento epidérmico (que se utiliza en el tratamiento de las quemaduras) y la enzima industrial farmacéutica sucrosa invertasa, que aumenta el contenido edulcorante del azúcar al convertirlo en licor de fructosa.

AVANCES HISTÓRICOS DE BIOLOGÍA MOLECULAR

1979-81 genes humanos clonados y secuenciados1982 Tabaco, la primera planta modificada genéticamente1983 Kary Mullis concibe el PCR / Fred Sanger y colegas

publican la secuencia del λ lambda1985 Un “gen de enfermedad” aislado por clonación posicional1986 La secuenciación del ADN es automatizada1987 Inicia el Proyecto del Genoma Humano1995 Es secuenciado la bacteria Haemophillus influenzae1996 Es secuenciada la levadura Saccharomyces cerevisiae1998 Es secuenciado el nemátodo Caenorhabditis elegans1999 Es secuenciado el cromosoma 22 humano2000 Es secuenciada la mosca de la fruta D. melanogaster /

26 de junio se presenta 90% borrador genoma humano 2001 Feb 2001 se completa el genoma humano.