Aplicaciones pasadas, presentes y futuras de la biotecnología

Demos un viaje por la vida de la biotecnología!

Imagen 1. Representación de la biotecnología y sus aplicaciones. Fuente: https://www.iberdrola.com/innovacion/que-es-la-biotecnologia

Pasado, presente e innovaciones actuales en biotecnología

La biotecnología, entendida como la aplicación de principios biológicos para el desarrollo de productos y soluciones técnicas, como ya la definimos, ha transformado profundamente distintos sectores de la sociedad contemporánea. 

Desde sus usos tradicionales hasta las más recientes aplicaciones industriales y digitales, esta disciplina ha generado avances notables en la calidad de vida, la producción sustentable y la salud global. 

A continuación, se describen sus orígenes, evolución histórica, aplicaciones actuales y las innovaciones más destacadas.

Imagen 2. Soluciones de la vida cotidiana donde está la biotecnología. Fuente: https://adalilseguridadalimentaria.com/2014/05/30/aplicaciones-biotecnologia/

Breve historia de la biotecnología: pasado y evolución

Recordando la historia de la biotecnología, ya vimos que no es una ciencia reciente: sus primeros usos datan de hace miles de años. Las civilizaciones antiguas empleaban procesos de fermentación para producir pan, vino, cerveza y productos lácteos fermentados, sin conocer la acción de los microorganismos. 

En la Edad Media, los agricultores seleccionaban semillas de las mejores cosechas, un ejemplo primitivo de mejoramiento genético.

El gran salto ocurrió en el siglo XX con el descubrimiento del ADN y el desarrollo de la ingeniería genética en los años 70. 

La creación de la primera insulina recombinante en 1978 marcó el inicio de la biotecnología moderna, esta es esencial en los diabéticos, que podéis aprender más en el glosario de diabetes. Desde entonces, el campo se ha expandido en múltiples direcciones: salud, agricultura, industria, energía y medio ambiente. Ahora nos centramos en explicar las aplicaciones prácticas presentes en el mundo.

Aplicaciones prácticas

1. Biotecnología en la medicina: vacunas, terapia génica y biomedicina. La medicina moderna se ha beneficiado enormemente de la biotecnología, especialmente en el desarrollo de vacunas innovadoras como las que nos ayudaron en el COVID 19 de ARN mensajero. Estas vacunas se basan en el principio de introducir instrucciones genéticas para que el cuerpo produzca una proteína viral y desencadene una respuesta inmunitaria (ver glosario de genética y enfermedades).
   
   
   Además, la terapia génica ha permitido tratar enfermedades genéticas raras como la atrofia muscular espinal mediante la inserción de genes funcionales. Por otro lado, la biomedicina ha dado paso a terapias personalizadas, donde el perfil genético del paciente orienta la elección del tratamiento, optimizando su eficacia y reduciendo efectos adversos.

2. Transgénicos y cultivos resistentes: realidades y mitos. En el ámbito agroalimentario, los organismos genéticamente modificados (OGM) han permitido crear variedades de cultivos con mayor resistencia a plagas, sequías o herbicidas, aumentando el rendimiento agrícola. Sin embargo, el debate sobre los transgénicos incluye preocupaciones sociales, éticas y ambientales, muchas veces alimentadas por desinformación. Numerosos estudios han confirmado la seguridad de los OGM aprobados por entidades regulatorias, aunque también se reconocen los riesgos de dependencia económica por parte de pequeños agricultores y la necesidad de regulación transparente.

3. Fermentación y alimentos: de la cerveza al kéfir. Procesos biotecnológicos tradicionales como la fermentación son fundamentales en la producción de alimentos. Microorganismos como bacterias y levaduras se utilizan para elaborar productos como el pan, la cerveza, el yogur, el kéfir o el chucrut, aportando sabores, texturas y beneficios para la salud intestinal.
   
   
   Además, el desarrollo de probióticos y alimentos funcionales se apoya en estos procesos, combinando tradición con innovación científica.

4. Biotecnología industrial: enzimas, bioplásticos, bioenergía. En el sector industrial, la biotecnología ha contribuido a procesos más limpios y eficientes. Las enzimas industriales reemplazan productos químicos agresivos en sectores como el textil, el papelero o la alimentación. Asimismo, la producción de bioplásticos a partir de almidón, celulosa o bacterias representa una alternativa al plástico convencional.
   
   
   La bioenergía, por su parte, incluye el desarrollo de biocombustibles como el bioetanol o el biodiésel, que permiten reducir la dependencia de combustibles fósiles y las emisiones de gases de efecto invernadero, es por eso que se fomentan y se demandan más ahora con una sociedad más concienciada y que quiere sistemas más sostenibles.

Imagen 3. Las aplicaciones de la biotecnología actual. Fuente: https://www.diarionorte.com/207792-el-potencial-de-la-biotecnologia-en-el-chaco

Innovaciones actuales

1. CRISPR y edición genética: cómo funciona y hacia dónde va. La tecnología CRISPR-Cas9 ha revolucionado la edición genética por su precisión y bajo costo. Este sistema, inspirado en un mecanismo inmunitario de bacterias, permite cortar el ADN en sitios específicos y editar genes con gran exactitud. Ya se ha aplicado en modelos animales y en ensayos clínicos para enfermedades como la anemia falciforme o ciertos cánceres.
   
   
   El futuro de CRISPR incluye versiones más precisas como base editing o prime editing, así como aplicaciones en agricultura y medicina regenerativa.

2. Inteligencia artificial aplicada a la biotecnología
   La integración de inteligencia artificial (IA) en la biotecnología permite acelerar la investigación y el desarrollo de fármacos, analizar grandes volúmenes de datos genómicos y predecir la estructura de proteínas, como lo hizo AlphaFold de DeepMind.
   
   
   Además, la IA facilita el diseño de biosensores, el control de biorreactores y la optimización de procesos industriales, marcando una nueva era de biotecnología computacional.

3. Biotecnología sintética: creación de vida artificial
   La biotecnología sintética va más allá de modificar organismos existentes: permite diseñar nuevas rutas metabólicas, crear organismos sintéticos o incluso construir genomas completos en el laboratorio.
   
   
   Proyectos como el de minimal cells (células con el menor número de genes posible) o el ensamblaje de cromosomas humanos artificiales abren posibilidades para terapias avanzadas, biosensores y producción de fármacos.

4. Órganos en chips y bioimpresión 3D
   Estas tecnologías emergentes permiten simular órganos humanos en dispositivos microfluídicos o imprimir tejidos vivos mediante bioimpresoras 3D.
   
   
   Los órganos en chips se utilizan para ensayar fármacos y reducir el uso de animales de laboratorio, mientras que la bioimpresión abre el camino hacia la regeneración de tejidos, implantes personalizados e incluso órganos funcionales para trasplantes en el futuro.

Conclusión

La biotecnología representa una de las herramientas más poderosas del siglo XXI. Sus aplicaciones prácticas ya están moldeando la medicina, la agricultura, la industria y la alimentación. Al mismo tiempo, las innovaciones actuales prometen avances sin precedentes, aunque también plantean nuevos desafíos éticos, regulatorios y sociales. Una divulgación rigurosa y accesible de estos temas es clave para fomentar una sociedad informada y participativa ante el futuro biotecnológico que se avecina.

Bibliografía

1. Li, Z. H., Wang, J., & Xu, J. P. (2023). Recent advances in CRISPR-based genome editing technology and its applications in cardiovascular research. Military Medical Research, 10, 12. https://doi.org/10.1186/s40779-023-00447-xBioMed Central

2. Yang, L., Li, H., Han, Y., Song, Y., Wei, M., Fang, M., & Sun, Y. (2023). CRISPR/Cas9 gene editing system can alter gene expression and induce DNA damage accumulation. Genes, 14(4), 806. https://doi.org/10.3390/genes14040806MDPI

3. Zheng, Y., Wang, Y., Li, X., & Liu, J. (2023). Progress and perspective of CRISPR‐Cas9 technology in translational medicine. Advanced Science, 10(15), 2300195. https://doi.org/10.1002/advs.202300195Wiley Online Library

4. Vindman, C., Trump, B., Cummings, C., Smith, M., Titus, A. J., Oye, K., Prado, V., Turmus, E., & Linkov, I. (2024). The convergence of AI and synthetic biology: The looming deluge. arXiv preprint arXiv:2404.18973. https://arxiv.org/abs/2404.18973arXiv

5. Scientists build yeast with artificial DNA in a major synthetic biology advance. (2023, November 9). Axios. https://www.axios.com/2023/11/09/synthetic-biology-yeast-artificial-genomeAxios

Artículo escrito y editado por Ana María Morón Usero, Ammu, de Ammu Neuroscience and Biology.