Tipos de ARN

 El ARN es una molécula fundamental para que las células transmitan y regulen su información genética. Aunque siempre se asocia a la fabricación de proteínas mediante el ARN mensajero, transferente y ribosómico, hoy en día conocemos la gran importancia que tiene. Existen variantes como los microARN o los ARN largos no codificantes que actúan como reguladores clave, controlando qué genes se activan. Todo este proceso empieza en el núcleo con el ARN heterogéneo nuclear, que debe madurar antes de ser útil. Conocer estos mecanismos ha permitido avances médicos increíbles, como las vacunas de ARNm y la edición genética con CRISPR.

 

El ARN o ácido ribonucleico, es una molécula formada por ribonucleótidos, que consisten en una base nitrogenada, un azúcar llamado ribosa y un grupo fosfato. Esta molécula se encuentra en todas las células y cumple funciones esenciales en la transmisión y regulación de la información genética. Además, participa en  distintos procesos celulares fundamentales que permiten a la célula controlar la expresión de sus genes y mantener su funcionamiento adecuado. El estudio del ARN ha sido clave para comprender la biología celular y los mecanismos que regulan la actividad genética.

Los tres tipos principales de ARN que participan en la síntesis de proteínas son el ARN mensajero, el ARN de transferencia y el ARN ribosómico. El mensajero lleva la información genética desde el ADN hasta el citoplasma. El de transferencia transporta los aminoácidos necesarios para formar la proteína. Por último, el ribosómico se une a proteínas y forma los ribosomas, y ahí es donde se produce la síntesis de proteínas.

Durante muchos años, el estudio del ARN se centró solo en estos tipos. Sin embargo, con el avance de la investigación se descubrió que existen muchos otros ARN con funciones importantes. Primero se identificaron los microARN (miARN), que no se habían detectado antes porque son muy pequeños. Después, gracias a los estudios transcriptómicos, que analizan todo el ARN producido por la célula, se descubrieron los ARN largos no codificantes (lncARN). Esto permitió entender que no todo el ARN sirve para sintetizar proteínas, pero aun así es fundamental para el funcionamiento celular.

Los ARN de interferencia son varios tipos de ARN pequeños que regulan la expresión génica. Los más conocidos son los siARN y los miARN. Aunque su tamaño es parecido, se forman de manera distinta. Los siARN están formados de moléculas de ARN de doble cadena más largas que son fragmentadas dentro de la célula. Después, una de sus hebras se une  a un ARN mensajero concreto y provoca su degradación, evitando que se produzca la proteína correspondiente.

Soclalluna. (s. f.). ARN de interferencia. https://soclalluna.com/2o-bachillerato/2obach/bloque-ii-bioquimica/ud02-glucidos-lipidos-proteinas-y-acidos-nucleicos/los-acidos-nucleicos/arn/arn-de-interferencia/ 

 

Por otro lado, los miARN se forman a partir de genes del propio genoma y pasan por varias etapas antes de ser funcionales. Su acción suele ser menos directa, ya que normalmente no destruyen el ARNm, sino que reducen su traducción. Esto se debe a que su unión al ARN mensajero suele ser parcial. De esta forma, tanto los siARN como los miARN permiten regular la cantidad de proteína que produce la célula según la situación.

Los lncARN (ARN largos no codificantes) son cadenas de más de 200 nucleótidos que tampoco sintetizan roteínas, sino que funcionan como reguladores genéticos. Su existencia demuestra que el fragmento del genoma tradicionalmente considerado "ADN basura" tiene en realidad una función biológica esencial. Estos ARN se originan en gran medida a partir de restos virales evolucionados dentro del genoma. A diferencia del ARN mensajero, se localizan principalmente en el núcleo y presentan una alta especificidad según el tejido y la especie, controlando qué proteínas deben fabricarse y en qué lugar exacto.

El ARN heterogéneo nuclear (ARNhn), también llamado pre-ARNm, es el primer ARN que se forma durante la transcripción realizada por la ARN polimerasa II. Contiene tanto exones como intrones y todavía no puede traducirse. Su función es servir como base para el proceso de maduración del ARN dentro del núcleo, donde se eliminan los intrones mediante el splicing. Este ARN se asocia a proteínas llamadas hnRNP, que ayudan a estabilizarlo y evitan que salga del núcleo antes de estar correctamente procesado.

Los snARN son ARN nucleares que forman parte del espliceosoma. Su función principal es reconocer las zonas donde deben eliminarse los intrones y unir los exones durante el splicing, permitiendo que el ARNm sea funcional. Por otro lado, los snoARN se encuentran en el nucléolo y participan en la maduración y modificación química del ARN ribosómico. Este proceso es necesario para que los ribosomas se formen correctamente.

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El ARN tiene una gran importancia en la medicina actual, y una aplicación reciente es la vacuna de ARNm del COVID-19. Estas vacunas funcionan de forma distinta ya que no se usa un virus real, sino que dan instrucciones para que las células fabriquen la proteína espiga del virus y el sistema inmune aprenda a reconocerla sin que se altere el ADN. Otra aplicación importante es el sistema CRISPR-Cas9, donde se usa un ARN guía que dirige una enzima a zonas concretas del genoma y corrige mutaciones lo que permite a los científicos introducir nuevas secuencias genéticas, inactivar un gen o corregir una mutación. Gracias a esta técnica se están investigando tratamientos para enfermedades genéticas, el cáncer y nuevas terapias génicas.

En resumen, el ARN es una molécula clave para que la célula funcione y regule su información genética. Aparte de los tres tipos típicos que fabrican proteínas (mensajero, transferencia y ribosómico), hay otros que son igual de importantes. Por ejemplo, los microARN y los de interferencia se encargan de bloquear o degradar mensajes para controlar los genes. También están los ARN largos no codificantes, que sirven como reguladores muy específicos. Todo este proceso incluye una etapa donde el ARN tiene que madurar dentro del núcleo. Al final, entender cómo funciona todo esto ha servido para avances médicos reales, como las vacunas nuevas o el sistema CRISPR para editar el ADN y corregir mutaciones.

Referencias

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Transgénesis y edición genética

La ingeniería genética tiene como objetivo modificar el ADN de los organismos, desde cambios puntuales en unas pocas bases hasta la introducción o eliminación de fragmentos enteros. Dentro de este campo destacan dos métodos principales, la transgénesis y la edición genética. La transgénesis consiste en introducir genes de otra especie en el genoma de un organismo, utilizando así la transferencia horizontal de genes. Esta técnica se utiliza en agricultura, industria y medicina, por ejemplo en cultivos resistentes o en la producción de insulina humana recombinante. La edición genética, en cambio, modifica directamente el ADN del propio organismo sin incorporar genes externos. La técnica más conocida es CRISPR-Cas9, que permite cortar el ADN en lugares concretos para eliminar, añadir o reemplazar secuencias. Las principales aplicaciones de la ingeniería genética se encuentran en la medicina, la industria, la agricultura y la investigación científica, donde contribuye al desarrollo de tratamientos, productos sostenibles, mejora de cultivos y estudio del funcionamiento de los genes. Aunque a veces su uso es controversial debido a las consecuencias éticas o medioambientales que puede tener.

La ingeniería genética es un proceso que utiliza tecnologías de laboratorio para alterar la composición del ADN. Puede variar, ya que se puede cambiar un par de bases o cambiar un fragmento del ADN. Esta especialidad tiene muchas aplicaciones en distintos sectores, como la medicina, la industria, la agricultura y la investigación científica.

Medicina: gracias a la aplicación de la ingeniería genética es posible fabricar medicamentos como la insulina de forma más barata y segura. También están desarrollando vacunas y tratamientos que corrigen enfermedades hereditarias desde el ADN del paciente. Además se están usando células para crear nuevas formas de curar el cáncer.

Industria: bacterias y hongos son modificados genéticamente para que puedan fabricar cosas como plásticos biodegradables, combustibles que no dañen tanto el medioambiente, enzimas que se usan en productos de limpieza y otros materiales.

Agricultura: los cultivos genéticamente modificados han permitido que sean más resistentes a plagas, sequías y productos químicos. Esto mejora la producción de alimentos.

Investigación científica: permiten estudiar mejor los genes y entender cómo funcionan ciertas enfermedades para probar nuevos medicamentos, sin necesidad de probarlo directamente en humanos o animales.

Dentro de la ingeniería genética se distinguen principalmente dos técnicas fundamentales: la transgénesis y la edición genética.

La transgénesis es una técnica de ingeniería genética que consiste en introducir un gen ajeno normalmente de otra especie al ADN de otro organismo. Esto se lleva a cabo mediante la transferencia horizontal de genes, que se basa en introducir material genético de un organismo a otro con el que no está relacionado directamente , este proceso tiene mucha importancia en la teoría de la evolución. Actualmente, esta transferencia es muy común en bacterias y organismos simples. 

Este proceso se basa en encontrar el gen que se quiere usar y aislarlo de su organismo original. Luego se inserta en una molécula de ADN del sujeto que queremos analizar, a menudo se inserta en un plásmido que sirve como vector, estos son vehículos moleculares diseñados para transportar y entregar material genético dentro de una célula receptora.

Unos ejemplos que podemos encontrar son por una parte los vegetales: soja, maíz, algodón.. que se modifican con el objetivo de hacerlos más resistentes. Por otro lado en los animales encontramos salmones que su función es que crezcan dos veces más rápido, hiper vacas su objetivo es que reduzca la cantidad de metano que expulsan, caballitos de mar de oro fue de los primeros animales en ser modificados, esta modificación tenía el objetivo de que fueran más vistosos. Otro ejemplo más enfocado en la medicina es la insulina humana recombinante, se produce por métodos basados en tecnología de ADN recombinante en Escherichia coli bajo condiciones controladas para minimizar el grado de contaminación microbiana. 

Aunque  genera muchos beneficios no todo es perfecto. Se ha comprobado que los transgénicos multiplican el uso de herbicidas, promueve un modelo de agricultura altamente industrializado y algunos cultivos transgénicos transfieren estas modificaciones genéticas a otras plantas, lo que afecta gravemente a la biosfera. Esto produce que haya controversia en torno a la transgénesis ya que hay gente que duda de si los beneficios van por encima de los posibles riesgos para el medio ambiente y su equilibrio. 

Por otro lado, tenemos la edición genética que se basa en la modificación del ADN de un organismo. Lo cual se consigue añadiendo, quitando o alterando el material genético en algunos lugares del genoma.

La técnica más conocida es el CRISPR-Cas9, por su rapidez, eficacia, precisión y su leve precio. Esta se basa en la acción natural que desempeñan las bacterias frente a los virus. Ya que cuando estas se infectan guardan fragmentos del ADN del virus en su propio ADN formando así los arreglos CRISPR. Gracias a estos, las bacterias son capaces de defenderse cuando el virus las vuelve a atacar, ya que producen ARN a partir de los arreglos, y este reconoce al ADN del virus, que con la enzima Cas9 consigue cortarlo y así desactivarlo.

Los científicos adaptaron el modelo creando un ARN guía, con una secuencia específica. El cual se une a una región concreta del ADN y a la enzima Cas9. Cuando se introduce el ARN en la célula este guía a la enzima hasta la secuencia objetivo de ADN,  y Cas9 corta el ADN. Tras el corte del ADN por Cas9, la célula puede repararlo mediante NHEJ, un proceso rápido pero impreciso que genera pequeñas mutaciones, o mediante HDR, que permite introducir cambios específicos usando una plantilla de ADN. El NHEJ es el mecanismo más frecuente, mientras que el HDR es menos eficiente y difícil de controlar. En conclusión, el corte es quien permite añadir, eliminar o sustituir el material genético.

Esto supone un gran avance científico, debido a que la edición del genoma está estrechamente relacionada con la prevención y el tratamiento de enfermedades. A día de hoy se está investigando cómo podría ayudar a enfermedades de un solo gen como fibrosis quística, hemofilia y enfermedad de células falciformes. Aunque también podría ayudar con los tratamientos y la prevención de enfermedades más complejas como el cáncer, la enfermedad cardiaca, enfermedades mentales y el VIH.

Además de los avances médicos la edición genética proporciona avances en la agricultura. Modificando las plantas y evitando el uso de químicos, como los fertilizantes y pesticidas, los cultivos se vuelven más sostenibles, además de resistentes a plagas, enfermedades y condiciones ambientales adversas como pueden ser sequías, salinidad y temperaturas extremas.

De todos modos cuando la edición genética se utiliza en células germinales o del embrión genera un dilema ético, ya que no está bien visto el poder intercambiar las cualidades físicas o la capacidad intelectual de las personas, por esto la edición de este tipo de células es ilegal en muchos países.

Para diferenciar la transgénesis de la edición genética es importante saber que la transgénesis introduce ADN de otra especie, mientras que la edición genética modifica el ADN de un mismo organismo. También podemos diferenciarlas ya que la edición genética es más precisa, rápida y eficiente. Pero al momento de detectarlo es más sencillo detectar la transgénesis. 

AgroTech Campus. (2025). Edición genética CRISPR en agricultura. https://agrotechcampus.com/blog/edicion-genetica-crispr-en-agricultura/
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Genome Research Institute. (s. f.). Transgénico. https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Transgenico 
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 Montoliu, L. (2019, 1 de julio). No es lo mismo un transgénico que un organismo editado genéticamente. https://montoliu.naukas.com/2019/07/01/no-es-lo-mismo-un-transgenico-que-un-organismo-editado-geneticamente/

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Tecnic. (s. f.). ¿Qué es la ingeniería genética y por qué es tan importante? https://www.tecnic.eu/es/que-es-la-ingenieria-genetica-y-por-que-es-tan-importante/

Terapias contra el cáncer

Para combatir el cáncer, una enfermedad que surge de la multiplicación descontrolada de células dentro del organismo, se han desarrollado múltiples estrategias terapéuticas. La cirugía oncológica se utiliza con fines preventivos, diagnósticos, curativos o paliativos. La quimioterapia emplea fármacos que bloquean la proliferación celular. La radioterapia utiliza radiación ionizante de forma externa o interna para destruir el material genético de las células malignas. Se aplican también terapias dirigidas hacia dianas moleculares específicas y la inmunoterapia para potenciar el sistema defensivo del organismo. Para tumores que requieren hormonas para crecer, se dispone de la terapia hormonal. Asimismo, se investigan procedimientos experimentales como la terapia génica y la medicina personalizada basada en la genética del individuo. El empleo conjunto de estas técnicas busca incrementar la precisión de los tratamientos y la supervivencia de los pacientes.

El Instituto Nacional del Cáncer define el cáncer como “una enfermedad por la que algunas células del cuerpo se multiplican sin control y se diseminan a otras partes del cuerpo”. En 2024, más de 400,000 personas murieron en España como consecuencia de esta patología. Aunque todavía no somos capaces de curar todos los tipos de cáncer, se han desarrollado una serie de terapias para combatirlo. En este artículo, se explorarán los diversos tipos que existen.

La cirugía oncológica suele emplearse en combinación con otras técnicas. Puede tener diferentes roles dentro del tratamiento. En cuanto a la prevención, la cirugía puede servir para eliminar lesiones que, en caso de no ser tratadas, pueden tornarse malignas. Por otro lado, el rol de la cirugía en el diagnóstico está relacionado con las biopsias, en las que se obtiene un fragmento del tejido canceroso para analizarlo. El papel curativo de la cirugía oncológica, que consiste en la resección completa del tumor, se ve limitado por el tamaño del tumor, su extensión y la accesibilidad quirúrgica de la región que afecta. La cirugía paliativa busca aliviar los síntomas del paciente. La gran ventaja de esta terapia es que aporta la posibilidad de curación, aunque también tiene importantes limitaciones como que no siempre es viable y que puede resultar excesivamente invasiva.

La quimioterapia consiste en inhibir la proliferación de las células tumorales a través de fármacos. Su funcionamiento se basa en atacar las células neoplásicas al interferir con el ARN, ADN o la síntesis de proteínas. Sin embargo, estas sustancias también pueden afectar a tejidos sanos de rápida renovación, como la médula ósea o el epitelio gastrointestinal. Al igual que la cirugía oncológica, la quimioterapia puede usarse con diferentes finalidades dentro del tratamiento. Por un lado, existe la quimioterapia curativa, cuyo objetivo es la eliminación completa del tumor. Por otro lado, la quimioterapia puede usarse en combinación con la cirugía, adoptando distintos nombres según cuando se emplea. Si se utiliza previamente a operar para reducir el tamaño del tumor, se denomina neoadyuvante. Si se utiliza después, para eliminar células cancerosas ocultas, se trata de quimioterapia adyuvante. Por último, la quimioterapia también se puede usar en un contexto paliativo. Aunque la quimioterapia puede ser muy beneficiosa, sus desventajas incluyen su falta de especificidad y el posible desarrollo de resistencia tumoral.

La radioterapia, al igual que la quimioterapia, daña el ADN de las células cancerosas, evitando que se reproduzcan. Sin embargo, lo que los diferencia es que la radioterapia lo hace a través de rayos ionizantes de gran energía. Existen dos tipos principales de radioterapia: la externa y la interna. El primer tipo hace llegar la radiación al tumor a través de una máquina conocida como acelerador lineal, que envía un rayo desde fuera del cuerpo. El segundo consiste en introducir fuentes radiactivas dentro o cerca del tumor. La radioterapia, de manera similar a la quimioterapia, puede utilizarse con fines curativos, como tratamiento adyuvante, como tratamiento neoadyuvante y con función paliativa. La principal ventaja de la radioterapia es su precisión. Aún así, sus limitaciones son que es poco eficaz contra cánceres extendidos y que puede causar resistencia.

Figura 1 

Las terapias dirigidas se basan en la utilización de inhibidores farmacológicos específicos a ciertas moléculas cuyas funciones son de especial importancia para el desarrollo y progresión de los tumores, conocidas como dianas terapéuticas. Ejemplos de dianas terapéuticas incluyen las proteínas receptoras de factores de crecimiento EGFR o HR2 y las proteínas involucradas en la angiogénesis (procesos de formación de nuevos vasos sanguíneos a partir de vasos preexistentes) como el VEGF. Una vez identificada la diana terapéutica, se usan anticuerpos diseñados para reconocerla, que bloquean su función. Por un lado, las ventajas de las terapias dirigidas son su gran especificidad y lo personalizadas que son. Por otro lado, las desventajas son que no todos los pacientes presentan dianas terapéuticas identificables y que su coste económico es alto.

La inmunoterapia es un tipo de tratamiento del cáncer que ayuda al sistema inmunitario a combatir la enfermedad. Este sistema protege al organismo frente a infecciones y otras enfermedades detectando y destruyendo las células anormales o frenando el crecimiento de muchos cánceres. Existen varios tipos de inmunoterapia, pero los principales son tres. La estimulación inmunitaria no específica estimula la respuesta general del paciente utilizando medicamentos u otras sustancias, lo que ayuda a destruir las células cancerosas. La terapia de transferencia de células T consiste en extraer estas células del paciente y modificarlas en el laboratorio para que actúen mejor sobre las células cancerosas y las destruyan. Se multiplican en grupos más grandes y se regresan al cuerpo por medio de una infusión. Los inhibidores de puntos de control inmunitario son fármacos que permiten que las células inmunitarias respondan con más fuerza al cáncer. A pesar de sus ventajas, su gran problema es la falta de regularidad en su eficacia.

La terapia hormonal puede detener o retrasar el crecimiento de los tipos de cáncer que necesitan hormonas específicas para crecer. Su objetivo es evitar que el cuerpo produzca estas hormonas que estimulan el crecimiento de las células cancerosas. Esta terapia casi siempre se administra para tratar el cáncer de seno y de próstata, pero también se puede administrar en otros tipos de cáncer. Aunque la terapia hormonal puede ser un tipo eficaz de tratamiento del cáncer, a menudo causa efectos secundarios como sofocos, infertilidad, disfunción eréctil en el cáncer de próstata y cambios menstruales en el cáncer de mama.

Actualmente, hay terapias únicamente evaluadas en animales o un número muy pequeño de sujetos humanos que son experimentales y buscan mejorar o reemplazar métodos actuales. Entre ellos está la terapia génica, que consiste en sustituir un gen faltante o defectuoso por una copia funcional sana, que se hace llegar a las células diana a través de un vector vírico, como ilustra la Figura 2. Otra es la medicina personalizada, una práctica en la que la información genética heredada o las alteraciones moleculares del tumor se utilizan para dirigir el tratamiento clínico de un paciente de forma individualizada.

Figura 2

El conjunto de tratamientos para el cáncer nunca ha sido tan diverso ni prometedor. Desde las técnicas quirúrgicas más precisas hasta la modulación del sistema inmunitario, los avances confirman que el futuro del cáncer se dirige hacia tratamientos cada vez más personalizados, eficaces y con menores efectos secundarios. La combinación inteligente de estos enfoques y el desarrollo de nuevas tecnologías permitirá una mejora continua en la supervivencia y calidad de vida de las personas con cáncer.

Referencias

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