Clase 1: Intro a la Biotecnología Médica

Introducción a la Biotecnología Médica

Tópicos en Biotecnología

Índice

01 Definición

02 Historia

03 Técnicas

PCR, FISH, Secuenciación

Microarrays, Cultivo celular, RNAi, Edición

Definición

El uso de herramientas biotecnológicas para investigar y producir productos para el diagnóstico, prevención y tratamiento de enfermedades humanas

Productos/técnicas más conocidos:

Antibióticos

Insulina

Terapias con células madre

Vacunas

Historia de la

Biotecnología Médica

1882-1986

1971-80

Empresas BTC

1882

1971: Creación primera empresa BTC en California 1979: Primer producto BTC: HGH 1980: Primera empresa BTC entra al mercado de valores

Cromosomas

Descubiertos en larvas de salamandra

1984

Varios

1986

1983

1944-65

Vacuna recombinante

VIH

ADN

Stanford School of Medicine filtra sangre para prevenir transmisión VIH

1944: ADN material hereditario 1953: Estructura ADN 1965: ADN descifrado

Primera vacuna recombinante para Hepatitis B

Historia de la

Biotecnología Médica

1988-2007

1988

1998

1995

Oncoratón

Células madre

Secuenciación

Ratón GM para crecimiento tumores patentado en EEUU

Primer aislamiento exitoso de células madre embrionarias

Primera secuencia de un gen no viral de Haemophilus influenzae

2007

1997

1991

IPSCs

Oveja Dolly

Terapia génica

Primer mamífero clonado

Aplicada exitosamente en pacientes con cancer para producir proteína inhibidora de tumores

Yamanaka et al. producen células madre pluripotentes inducidas

Historia de la

Biotecnología Médica

Premios NOBEL

2007

2012

Tres investigadores que introdujeron modificaciones genéticas específicas a ratones usando células madre

Descubrimiento que células diferenciadas pueden ser reprogramadas para ser pluripotentes

2011

Descubrimientos sobre activación de sistema immune y desarrollo de vacunas para cancer y enfermedades infecciosas

Historia de la

Biotecnología Médica

Premios NOBEL

2018

Descubrimiento de una terapia contra el cáncer mediante la inhibición de la regulación inmune negativa

Descubrimientos sobre terapias contra malaria

2015

2020

Descubrimientos sobre terapias nuevas contra infecciones por nemátodos

Desarrollo de sistema CRISPR-Cas9 para edición de genomas

Técnicas

Avances en Biotecnología Médica imposibles sin ciertas técnicas Entender avances conocimiento básico técnicas

Secuenciación

FISH

PCR

Hibridación in situ fluorescente

Reacción en cadena de la polimerasa

+ INFO

+ INFO

+ INFO

PCR

Origen

• Técnica desarrolalda por Kary Mullis en los años 80
• Basada en la actividad in vitro de la DNA polimerasa para sintetizar nuevas cadenas de ADN
• Objetivo: obtener gran cantidad de copias de un fragmento específico

• Técnica desarrolalda por Kary Mullis en los años 80
• Basada en la actividad in vitro de la DNA polimerasa para sintetizar nuevas cadenas de ADN
• Objetivo: obtener gran cantidad de copias de un fragmento específico

Herramienta INDISPENSABLE para medicina clínica y diagnóstica, así como para investigación biomédica

FISH

Características

• Procedimiento para localizar secuencias específicas de ADN en un cromosoma
• Se usan sondas fluorescentes para detectar secuencias específicas

Usos

• Mapear genes
• Detectar anormalidades cromosómicas
• Aneuploidas (Down, Klinefelter, Turner)
• Translocaciones, inversiones, duplicaciones (cáncer máma, leucemia)
• Tratamiento adecuado

Secuenciación

Características

• Proceso de determinación de orden de nucleótidos en una molécula de ADN
• Frederick Sanger desarrolló "Método Sanger" en 1977

Usos

• Entender la estructura interna de genes
• Comprender qué secuencia codifica para qué proteína
• Predecir mutaciones genéticas relacionadas a enfermedades
• Preparar proteínas basadas en la información de la secuencia
• Curar/tratar enfermedades en base a secuencia

(Hasta min. 3.23)

Edición Genómica

ARN interferencia

Cultivo Celular

Microarrays

Play

Microarrays

• Un chip en un sustrato sólido que hace varios ensayos de material biológico usando métodos de procesamiento y detección multiplexeados y de alto rendimiento

• Método introducido por Tse Wen Chang en 1983, microarrays de anticuerpos
• Desarrollado más por empresas grandes

• Uso: detectar mutaciones genéticas o diferencias en expresión génica para diagnosticar enfermedades

Microarrays

DNA Chip es un sustrato sólido con una colección de puntos microscópicosEn cada punto hay una secuenca de ADN específica, llamada sonda

Cultivo celular

• Proceso dónde se hace crecer células fuera del cuerpo en condiciones controladas

• Diferentes tipo de células: animales, vegetales, microorganismos y hongos

• Desarrollo de cultivo celular de células animales y humanas ha llevado a progreso importante en biotecnología médica
• Producción de vacunas
• Proteínas recombinantes
• Anticuerpos monoclonales
• Células para transplantes
• Terapia celular, células madre

Cultivo

Desarollo

celular

1850s

1907-1910

Sidney Ringer

Ross Granville Harrison

Mantenía corazones animales en soluciones con sodio, potasio, calcio y magnesio

Realizó experimentos en los cuales desarrolló una metodología para el cultivo de tejidos

1885

1940s y 50s

Wilhelm Roux

Varios

Extrajo la placa medular de un embrión de gallina y la mantuvo en solución salina caliente Roux estableció el principio que células animales pueden ser mantenidas con solución salina a cierta Tº

Desarrollo importante de técnicas de cultivo celular Primera vacuna basada en un virus (polio) fue desarrollada usando cultivo celular

Cultivo celular

• Dos plataformas para cultivo celular: en suspensión o adherente

• Eficiencia cultivo celular incrementa con desarrollo equipos y técnicas
• Incubadoras de CO2
• Medios pre-preparados

En suspensión

Adherentes

ARN interferencia

• Mecanismo celular existente en la naturaleza (eucariotes)

• Protege a células de infección por virus ARN

• Actualmente, técnica usada para interrumpir acción de ciertos genes
• Por ejemplo, genes involucrados en formación de tumores
• Genes que intervienen en el desarrollo de otras enfermedades

Edición Genómica

• Técnica de gran importancia para biotecnología médica

• Usada para cambiar la estructura del gen o genoma usando nucleasas

• Se puede insertar uno o varios genes, reemplazar genes o quitarlos