7.23E: Proteínas y Productos Mamíferos

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La ingeniería genética permite a los científicos crear plantas, animales y microorganismos mediante la manipulación de genes.

Objetivos de aprendizaje

Explicar las ventajas y desventajas de producir proteínas genéticamente modificadas en bacterias

Puntos Clave

Los sistemas utilizados para la producción masiva de proteínas humanas recombinantes incluyen bacterias, virus, células de mamíferos, animales y plantas.
La mayoría de los procesos vienen con ventajas y desventajas, en su mayoría de bajo costo. Sin embargo, las proteínas de mamíferos y los productos producidos en animales presentan problemas éticos.
Un gran número de proteínas de mamíferos están siendo fabricadas por compañías farmacéuticas para su uso en el tratamiento de enfermedades humanas.

Términos Clave

biorreactores: Un dispositivo que soporta un ambiente biológicamente activo.

Los primeros productos exitosos de la ingeniería genética fueron los medicamentos proteicos como la insulina, que se usa para tratar la diabetes, y la hormona del crecimiento somatotropina. Estas proteínas son elaboradas en grandes cantidades por bacterias o levaduras genéticamente modificadas en grandes “biorreactores”. Algunos fármacos también se elaboran en plantas transgénicas, como el tabaco. Otras proteínas humanas que se usan como drogas requieren modificaciones biológicas que solo las células de mamíferos, como vacas, cabras y ovejas, pueden proporcionar. Para estos fármacos, la producción en animales transgénicos es una buena opción. El uso de animales de granja para la producción de medicamentos tiene muchas ventajas porque son reproducibles, tienen una producción flexible, se mantienen fácilmente y tienen un excelente método de entrega (por ejemplo, leche).

imagen — Figura: **Insulina sintética**: insulina humana producida por tecnología de ADN recombinante.

La tecnología de ADN recombinante no solo permite producir proteínas terapéuticas a gran escala, sino que usando la misma metodología las moléculas de proteína pueden ser diseñadas a propósito. Las modificaciones genéticas introducidas en una proteína tienen muchas ventajas sobre las modificaciones químicas. Las entidades genéticamente modificadas son biocompatibles y biodegradables. Los cambios se introducen en el 100% de las moléculas con la exclusión de errores raros en la transcripción o traducción de genes. Las preparaciones no contienen cantidades residuales de productos químicos agresivos utilizados en el proceso de conjugación. Los sistemas de expresión bacteriana, debido a su simplicidad, a menudo no son capaces de producir una proteína humana recombinante idéntica a la de tipo silvestre natural. Las bacterias no desarrollaron mecanismos sofisticados para realizar modificaciones postraduccionales que están presentes en organismos superiores. Como consecuencia, un número creciente de proteínas terapéuticas se expresa en células de mamíferos. Sin embargo, el bajo costo y simplicidad de cultivar bacterias es una ventaja inmejorable sobre cualquier otro sistema de expresión y, por lo tanto, E. coli siempre es una opción preferible tanto a escala de laboratorio como en la industria.

Muchas proteínas de mamíferos son producidas por ingeniería genética. Estos incluyen, en particular, una variedad de hormonas y proteínas para la coagulación de la sangre y otros procesos sanguíneos. Por ejemplo, el activador tisular del plasminógeno (TPA) es una proteína de la sangre que elimina y disuelve los coágulos sanguíneos que se pueden formar en las etapas finales del proceso de curación. El TPA se usa principalmente en pacientes cardíacos u otras personas que padecen mala circulación para prevenir el desarrollo de coágulos que pueden poner en peligro la vida. Las enfermedades cardíacas son una de las principales causas de muerte en muchos países desarrollados, especialmente en Estados Unidos, por lo que el TPA producido microbialmente tiene una gran demanda. A diferencia del TPA, los factores de coagulación de la sangre VII, VIII y IX son de importancia crítica para la formación de coágulos sanguíneos. Los hemofílicos padecen una deficiencia de uno o más factores de coagulación y, por lo tanto, pueden tratarse con factores de coagulación producidos microbialmente. En el pasado los hemofílicos han sido tratados con extractos de factores de coagulación de la sangre humana agrupada, algunos de los cuales estaban contaminados con virus como el VIH y la hepatitis C, poniendo a los hemofílicos en alto riesgo de contraer estas enfermedades. Los factores de coagulación recombinantes han eliminado este problema.

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