¿Qué es un microarray?

Buenos días a todos. 

En esta entrada voy a explicaros de forma breve lo que son los microarrays, también llamados biochips.

Estos son matrices bidimensionales de material biológico, mediante las que se pueden analizar diversos tipos de biomoléculas.

Su objetivo es medir simultáneamente muchos ensayos, es decir, mediante un microarray se consigue medir la actividad de muchas moléculas a la vez, en vez de estudiarlas de una en una. De esta forma, se indica el nivel de hibridación entre una sonda específica y la molécula diana correspondiente. Esta indicación se realiza mediante fluorescencia y se mide de manera automatizada por análisis de imagen. Así se consigue realizar un gran ensayo, mediante el que se obtiene una gran cantidad de datos, en muy poco espacio.

De esta forma se consigue medir el nivel de expresión del gen correspondiente a la sonda utilizada.

Existen múltiples tipos de microarrays, siendo los más usados y desarrollados los microarrays de ácidos nucleicos. También existen microarrays de proteínas, de péptidos, de carbohidratos, de tejidos y los microarrays celulares.

Son una herramienta cada vez más usada en ingeniería genética ya que tiene una amplia gama de aplicaciones. Gracias a ellos es posible estudiar la expresión de genes en distintas condiciones y se pueden identificar los genes que caracterizan una patología, entre otras cosas.

La técnica ChIP.

Buenos días a todos.

Hoy vengo a hablaros de una técnica que se usa actualmente en biotecnología. 
Esta entrada trata sobre un tema mucho más específico, pero me gustaría informaros sobre él por que me parece un campo muy interesante. 

En primer lugar, os la presento: la técnica ChIP, llamada así por sus siglas en inglés, Chromatin ImmunoPrecipitation, es una técnica usada para determinar si una proteína concreta se encuentra en una secuencia de ADN o se une a dicha secuencia. 

Es utilizado con el fin de aislar las secuencias de ADN asociadas a una proteína, por lo que es importante en el estudio de las modificaciones epigenéticas, y se basa en la capacidad de los anticuerpos para reconocer una molécula determinada.

Se trata de un procedimiento que se puede realizar in vivo, lo cual es una ventaja, ya que nos permite observar qué proteínas regulan la transcripción de una secuencia específica de ADN ante una situación concreta. En este caso la proteína de interés sería un factor de transcripción y, mediante esta técnica, podríamos ver cómo dicha proteína regula la transcripción en una situación determinada. Aquí entraría el uso de un método combinado denominado ChIP-seq (ChIP sequencing), que permite identificar los lugares del ADN, a los que se ha unido un factor de transcripción o una proteína asociada a cromatina, con el fin de regular la expresión de los genes que intervienen en un determinado proceso. Por tanto, esta técnica combina la inmunoprecipitación de cromatina con la secuenciación en paralelo a gran escala. 

Por otro lado, hay otra técnica combinada, la conocida como ChIP-on-chip, o ChIP-chip, que combina la técnica ChIP con los microarrays. De esta forma, el ADN obtenido mediante ChIP se hibrida en chips genómicos. Mediante esta técnica se pueden localizar los sitios de unión de una proteína con el fin de identificar posibles elementos funcionales del genoma. 

En la siguiente imagen se expone un esquema de la técnica ChIP.

El procedimiento a seguir es el siguiente:

• Partimos de un conjunto de células cultivadas bajo unas condiciones concretas. 
• Antes de lisar podemos añadir alguna sustancia que entrecruce los factores de transcripción con el ADN, como el formaldehido. Esta sustancia debe ser eliminada posteriormente añadiendo glicina. 
• Lisamos las células, añadiendo inhibidores de proteasas al tampón de lisis. 
• Tras esto ya tenemos la cromatina (ADN, ARN y proteínas) de muchas células, cultivadas bajo las condiciones que estamos estudiando.
• Cortamos la cromatina en fragmentos mediante sonicación. Debemos obtener fragmentos de aproximadamente 1 kb, por lo que debemos ajustar el aparato que va a someter nuestra muestra a sonicación.
• Centrifugamos las células lisadas y tras esto descartamos el pellet. Añadimos el tampón de dilución y los anticuerpos específicos al sobrenadante. El tampón usado en este caso también contiene inhibidores de proteasas.
• Añadimos esferas de agarosa. Este polímero se unirá a los anticuerpos, permitiendo su reconocimiento. 
• Centrifugamos y gracias a la acción de la agarosa el anticuerpo, la proteína reconocida por el anticuerpo y el ADN unido a ella precipitarán en el fondo del tubo.
• Para finalizar debemos eliminar las esferas de agarosa y purificar el ADN obtenido.

Este procedimiento posee muchos tecnicismos, ya que es prácticamente un protocolo de laboratorio. Por tanto, los lectores poco conocedores de esta ciencia probablemente lo vean como un amasijo de palabras extrañas. No os preocupéis, no es importante para entender los objetivos de esta técnica, que es lo que quiero transmitir con este post. 

Tras acabar con este método, como ya he mencionado antes, podemos utilizar otras técnicas, basadas en PCR (Polymerase Chain Reaction), microarrays de ADN o bien la secuenciación directa del ADN. El fin de esto es analizar los resultados.  

Por último es necesario añadir que la técnica ChIP ha sido y es usada en múltiples investigaciones, y es muy importante en el campo de la biomedicina. Día a día se van estudiando nuevas variantes y aplicaciones de este método, con el fin de mejorar el estudio del genoma y de realizar descubrimientos relevantes.

La biotecnología y sus colores

Buenas tardes a todos. 

Hace unos días os expliqué, en mayor o menor medida, en qué consiste la biotecnología.
Pues bien, hoy vuelvo para explicaros una cosa muy sencilla pero que a mi me parece bastante divertida: la clasificación por colores que se le puede dar a la biotecnología. 

Los colores más desarrollados de la biotecnología son el rojo, el verde, el blanco, el azul y el gris. Además de estos van apareciendo más, debido al placer que nos produce a los humanos el arte de clasificar. Los últimos en aparecer han sido el amarillo, el negro y el marrón. A estos colores también podemos añadir el dorado, el púrpura y el naranja, correspondiendo estos a partes de la biotecnología que quedan completamente fuera del laboratorio. 

Casi puedo adivinar lo que estáis pensando ahora mismo: "Mucho color, pero, ¿a qué aplicaciones corresponde cada uno?"

Vamos a contestar a esta pregunta paso a paso, o mejor dicho, color a color.


Biotecnología roja

Esta biotecnología agrupa todos los usos de la misma que estén asociados con la medicina. En otras palabras, engloba todas las aplicaciones terapéuticas y diagnósticas de la biotecnología, así como su aplicación en investigación biomédica. De esta forma, estudia la búsqueda de tratamientos contra enfermedades, el desarrollo de técnicas moleculares de diagnóstico, la terapia génica, la terapia celular y medicina regenerativa y la creación de fármacos, antibióticos, vacunas y cosméticos. Uno de sus puntos más importantes fue el mencionado en el anterior post: la producción de insulina humana recombinante en la bacteria Escherichia coli. El próximo hito es el desarrollo de medicamentos basados en moléculas biológicas: los anticuerpos monoclonales.


Biotecnología verde

Este color, junto al rojo, es uno de los dos colores más famosos de la biotecnología. La biotecnología verde es la relacionada con agroalimentación. Se encarga de obtener vegetales resistentes a enfermedades, variedades que posean mejores propiedades nutricionales y plantas que actúen como biofactoría de sustancias de interés. Para esto se usa el amplio potencial de los transgénicos, campo que está envuelto en una gran controversia de la que hablaremos en posteriores entradas. Por otro lado, también se ocupa de la producción de biofertilizantes y biopesticidas.


Biotecnología blanca

Esta es la biotecnología aplicada a la industria y sus procesos. Se encarga del uso de biorreactores para producir fármacos a gran escala y la búsqueda de nuevas fuentes de energía sostenibles, como son el biodiésel o la producción de bioelectricidad mediante bacterias. Con esto se busca conseguir una mayor eficiencia y, a su vez, reducir la contaminación, de manera que las industrias sean algo sostenible. 


Biotecnología azul

La biotecnología Azul es la biotecnología marina, que se encarga de estudiar el mar y los ecosistemas acuáticos con el fin de descubrir nuevos recursos y nuevos compuestos biológicos tales como nuevos fármacos y nuevos materiales. Hoy en día, ya hay productos biotecnológicos de origen marino. Un ejemplo es la trabectedina, un fármaco antitumoral usado en el tratamiento de diversos tipos de cáncer. Este fármaco es obtenido a partir de una especie marina: Ecteinascidia turbinata.



Biotecnología gris

Esta es la biotecnología aplicada al Medio Ambiente. El estudio en este campo se encarga de: 

• Proteger el medio natural, evitando o corrigiendo desastres ecológicos. Para ello se estudia el empleo de organismos vivos con el fin de degradar o aislar compuestos contaminantes, tales como hidrocarburos, metales pesados y compuestos radiactivos.  Estos procesos son los que forman la conocida como biorremediación. 
• Conservar la biodiversidad. Para conseguir esto se desarrollan técnicas de clonación para preservar especies y técnicas de almacenamiento de genomas

Biotecnología amarilla

Esta rama se encarga de las aplicaciones de la biotecnología en la nutrición. En otras palabras, es el uso de organismos vivos o sus derivados en la industria alimentaria. Se encarga de la parte nutricional de la biotecnología verde. Sin embargo, no trabaja únicamente con vegetales, sino con alimentos de cualquier origen.



Biotecnología negra

Es la parte de la biotecnología que se encarga de luchar contra el bioterrorismo. Para ello se realizan investigaciones acerca de organismos, microorganismos en su mayoría, que pueden ser muy perjudiciales. Esto se realiza con el fin de mejorar la prevención y detección de los mismos y crear estrategias con las que luchar contra ellos. Se trata de anticiparse a las amenazas biológicas y saber cómo remediarlas en caso de que se produzcan. 


Biotecnología marrón

Al igual que la biotecnología azul hace con el mar, esta biotecnología se encarga de explorar un ecosistema tan poco conocido como es el desierto. Este tiene un potencial de recursos enorme, ya que es un entorno completamente distinto a lo que conocemos. Por tanto, puede contener nuevas moléculas de interés en diversos campos.



Biotecnología dorada

Esta es la biotecnología relacionada con la informática, es decir, es el uso de herramientas informáticas y computacionales para analizar datos biotecnológicos. Hoy en día, debido a la nuevas tecnologías, cada vez se consiguen más datos, por lo que se necesitan nuevos algoritmos que nos permitan trabajar con ellos. Gracias a esta aplicación se pueden realizar la secuenciación de genomas y la determinación de estructuras proteicas. También se pueden simular procesos biológicos, con el fin de averiguar lo que pasaría en un biorreactor antes de pasar a la fase experimental. 



Biotecnología púrpura

Esta se encarga de estudiar los aspectos legales y éticos de la biotecnología. Trata de ver la biotecnología desde una perspectiva legal, estudiando la bioética, la medidas de seguridad, las leyes de patentes y las leyes de transgénicos, entre otros temas. 



Biotecnología naranja

Esta última es la divulgación de la biotecnología. Se encarga de dar a conocer esta ciencia y desmontar los falsos mitos que la rodean. De este modo, se podría decir que, vosotros lectores y yo, en este blog, estamos, de un modo u otro, haciendo biotecnología. 


Por último, se debe tener en cuenta que: 

• todos los colores están relacionados entre sí, es decir, todos se mezclan en algún punto.
• van a ir apareciendo más colores, a la vez que aparezcan nuevos campos de aplicación de esta ciencia: la biotecnología.

¿Biotecnoloqué?

¡Bienvenidos a a este blog sobre biotecnología!

Hoy en día, para gran parte de la sociedad, la palabra "biotecnología" parece un vocablo de algún dialecto pseducientífico y la biotecnología en sí materia de otro universo. Por esta razón, mediante este blog, intentaré exponer de forma sencilla y clara en qué consiste la biotecnología y para qué sirve. Mostraré contenidos que considero importantes y las noticias que me parezcan más interesantes sobre los últimos avances en esta ciencia. También os contaré anécdotas que me hayan ocurrido a mí o a personas cercanas y que, por supuesto, estén relacionadas con la biotecnología. En resumen, espero contaros muchas cosas, todas alrededor de esta ciencia.

La primera vez que me encontré con el desconocimiento sobre esta materia fue cuando, con 15 años, después de una preciosa clase de Biología, le dije a mi madre: "Mamá, quiero ser biotecnóloga". En ese momento yo no era consciente, pues acababa de aprender el significado de esa palabra. Sin embargo, poco a poco, me he dado cuenta de que a muchas personas les sigue pasando lo mismo que a mi madre le ocurrió hace años. Deberíais ver la cara que puso cuando la informé de que aquella "cosa ininteligible" era a lo que quería dedicar mi vida. Su expresión fue cambiando poco a poco conforme le iba contando, con mucha ilusión, todas las cosas que había aprendido en clase sobre esa materia: la biotecnología.

Esta palabra, que a algunos les suena a chino, mientras que otros la tienen más que masticada, se puede definir de forma bastante simple separando las dos palabras que a su vez la forman:

• "Bio", del griego βιο (vida).
• "Tecnología", del griego τεχνολογία, formada a su vez por τέχνη (arte, técnica) y λογία (ciencia, tratado, estudio) es el conjunto de teorías y técnicas que permiten el aprovechamiento práctico del conocimiento científico.

Según esta "disección", la biotecnología se podría definir como la tecnología aplicada a la vida.

Esta definición está bien como introducción. Sin embargo, creo que hay definiciones mejores. La que se considera más adecuada es la siguiente:

"La biotecnología se refiere a toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos"

En palabras más sencillas, la biotecnología es el uso de organismos vivos para producir bienes y servicios. Esta definición se plasmó en el Convenio sobre Diversidad Biológica, que fue redactado durante la Cumbre de la Tierra que se celebró en Río de Janeiro en 1992.
Casi una década más tarde, se especificó la definición de biotecnología moderna. Esta se redactó en un acuerdo adoptado en el marco del Convenio sobre Diversidad Biológica: el Protocolo de Cartagena sobre Seguridad de la Biotecnología. Según este texto, la biotecnología moderna se puede definir como la aplicación de: 

1. Técnicas in vitro de ácido nucleico, incluidos el ácido desoxirribonucleico (ADN) recombinante y la inyección directa de ácido nucleico en células u orgánulos, o
2. La fusión de células más allá de la familia taxonómica, que superan las barreras fisiológicas naturales de la reproducción o de la recombinación y que no son técnicas utilizadas en la reproducción y selección tradicional.

En está última definición hay muchos tecnicismos, quizás sea un error para esta primera entrada, pero no he podido evitar comentarlo, ya que es historia.

Hablando de historia, creo que también es interesante que os diga que, probablemente, la primera persona que usó la palabra biotecnología fue el ingeniero agrícola húngaro Károly Ereki. Lo introdujo en su libro  "Biotecnología en la producción cárnica y láctea de una gran explotación agropecuaria", publicado en 1919.

Esta fue la primera vez que se uso el término pero, ¿cuándo fue la primera vez que se hizo biotecnología?

Nuestros antepasados usaban organismos vivos para fermentar mosto y producir vino; para fermentar leche y conseguir yogur y queso y para producir cerveza, pan, sake, entre otros. En otras palabras, el ser humano ha hecho biotecnología desde muchísimos años antes de que a esta se le diese un nombre.

A su vez, con el desarrollo de la agricultura, se comenzaron a seleccionar las plantas que tenían mejores propiedades para el beneficio humano. Se sembraban las semillas de los tomates más rojos y grandes y de los cultivos más resistentes. Lo mismo ocurrió en el campo de la ganadería: se reproducían las vacas que más leche producían y las ovejas que más lana daban. Y aún lo hacían sin saber qué era lo que estaban haciendo: pura biotecnología.

Ya en el siglo XX, apareció la ingeniería genética, gracias a la que se produjo un gran avance en el campo de la biotecnología. Mediante el uso de esta herramienta se puede transferir información genética de una especie a la otra y también se puede modificar esta información genética, es decir, se puede "jugar" con el ADN y, por consiguiente, se pueden entender mejor las bases genéticas de la vida.

Un ejemplo de biotecnología hoy en día es la programación de organismos vivos con el fin de que sinteticen un producto de interés. Esto se realiza, por ejemplo, para producir insulina humana. Para ello se introduce el gen de dicha proteína en el genoma de la bacteria Escherichia coli gracias a la tecnología del ADN recombinante, pudiendo así usar está bacteria como fábrica de insulina.

Al fin, la biotecnología no es algo tan extraño. El ser humano lleva ejerciéndola miles de años. Mi madre hace tiempo que lo entendió, estoy segura de que vosotros, después de leer esta entrada, también.