Resistencia a antibióticos

En la construcción de un organismo transgénico se requiere de una serie de elementos, con el fin de que el gen deseado pueda expresarse. Entre estos elementos se incluyen genes de resistencia a antibióticos, los mismos que sirven como marcadores genéticos. El problema de usar estos genes de resistencia, es que ellos pueden expresarse en el organismo resultante.

Las bacterias han desarrollado diferentes mecanismos de resistencia para sobrevivir la presencia de antibióticos.

Uno de los mecanismos más eficientes y más utilizados por las bacterias es la síntesis de enzimas que inactivan los antibióticos. La producción de estas enzimas se debe generalmente a transferencia horizontal, donde los genes son adquiridos de otras bacterias.

Esto se refiere a la transferencia de genes de bacterias de la misma o de diferentes especies o géneros, y se diferencia de la transferencia vertical de genes, que es la transmisión de un gen de una generación a otra.

El hecho de que cada vez haya un mayor número de bacterias patógenas con resistencia a antibióticos se debe a la eficiente transferencia horizontal de genes de resistencia entre bacterias. Algunos de estos genes de resistencia se usan en la construcción de organismos transgénicos.

Para elegir los genes de resistencia, se ha usado aquellos antibióticos que ya no son empleados como medicamento humano, porque ya hay cepas de bacterias infecciosas con resistencia al mismo, por ejemplo la penicilina G, la misma que es usada en el maíz transgénico de Novartis. Este maíz es capaz de producir una enzima, la penicilinasa, capaz de degradar penicilinas. Sin embargo, una mutación en el gen es capaz de inactivar la acción de otro grupo de antibióticos: las cefalosporinas. La transferencia de resistencia de estos antibióticos, que son los más comúnmente recetados para una serie de infecciones, puede generar problemas serios de salud pública.

Otro tipo de genes utilizados en la construcción de organismos transgénicos, por ejemplo en el tomate de Calgene, son genes de resistencia a un grupo de antibióticos que pertenecen a la familia de los aminosides tales como la kanamicina y geomicina. Aunque estos antibióticos no son recetados con frecuencia, debido a sus efectos colaterales, si ocurriera una mutación en estos genes, puede desarrollar resistencia a la amikasina, en la bacteria huésped. Este antibiótico es recetado para combatir las nuevas cepas resistentes del Bacilo de Koch, causantes de la tuberculosis.

Otro tipo de gen de resistencia utilizado, por ejemplo en uno de los algodones transgénicos de Monsanto, confiere resistencia a la estreptomicina y a la espectinomicina, aunque esta última es usada únicamente en la cura de la gonorrea, el uso de la estreptomicina es muy alto.

En conclusión se podría decir que el mayor riesgo del uso de genes de resistencia a antibióticos como marcadores genéticos para construir nuevas plantas transgénicas es que se estaría facilitando el desarrollo de resistencia a antibióticos en bacterias patógenas, por medio de transferencia horizontal de genes.

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Natural Foods Merchandiser

Health Threats Loom Over GMO Foods

Septiembre del 2000

Marty Traynor

Los genes modificados genéticamente en los alimentos, pueden saltar de una especie a otra. Las bacterias ahí presentes pueden mutar, de acuerdo a un zoólogo alemán. Su investigación de cuatro años sugiere que las plantas modificadas genéticamente puede contaminar bacterias que viven en las especies que se alimentan de esas plantas.

El Profesor Hans-Heinrich Kaatz del Instituto para la investigación de las abejas de la Universidad de Jena encontró que los genes usados para modificar la canola, fueron transferidos a las bacterias del tracto digestivo de las abejas. Él experimentó con la miel de abeja y canola transgénica, modificada para resistencia a herbicidas. Sacó el polen de las patas de las abejas jóvenes. Luego examinó su intestino y encontró que algunos acarreaban los genes de resistencia al herbicida.

¿Porqué los científicos están preocupados de que las características genéticas salten de una especie a otra?. Porque uno de los genes utilizados en el proceso de la ingeniería genética es de resistencia a antibióticos, y es utilizado como marcador genético, algo como poner una etiqueta a una fruta, pero que no puede ser removida. La etiqueta se usa para identificar las células que tomaron las nuevas características genéticas, y para prever el robo de semillas transgénicas.

... ¿Y si estos genes de resistencia a antibióticos son transferidos a los seres humanos, en los productos que ellos comen....?

Entonces, hay algunas implicaciones científicas preocupantes.

"La dispersión de genes de resistencia a antibióticos es la principal amenaza de la transferencia horizontal de genes para el caso de cultivos transgénicos, dice Joe Cummins, Ph.D., profesor emérito de genética de la Universidad de Western Ontario, Canadá. "Yo he encontrado que los antibióticos usados en los cultivos transgénicos son los mismos que se usan en las operaciones y en el tratamiento en un número de enfermedades".

Pero, ¿porqué son los genes de resistencia a antibióticos los que se usan en este proceso? Y ¿Cómo funciona el proceso de modificación genética?

Las explicaciones de la industria biotecnológica dicen que el proceso es la transferencia de genes de una especie que posee una característica deseada, a otra que no posee esta característica.

Pero esto no sucede directamente.

Para tomar el gen de una bacteria, virus, animal que nunca se ha cruzado con una planta, los biotecnólogos deben hacer algo más que insertar el gen deseado. Se tiene que construir un paquete de genes de bacterias, virus y del organismo donante, de acuerdo a la ecóloga Susan Borowitz, (revista Terrain, de la Universidad de Berkeley)

Los genes de las bacterias y virus tienen dos funciones: romper las barreras entre especies, y asegurarse que el gen deseado pueda ser identificado.

El paquete incluye también el promotor, que casi siempre es el Virus del Mosaico de la Coliflor, que permite que nuevos genes trabajen en el organismo huésped. Los organismos usualmente suprimen o silencian a genes extraños. La presencia del gen del virus del mosaico de la coliflor hace que esta defensa sea menos efectiva. El genetista Cummins dice que a él le preocupa este gen promotor, porque puede recombinarse con otros genes (de bacteria o virus adormecidos) para crear nuevos patógenos que pueden tener efectos letales en las plantas, animales o gente.

Los genes de resistencia también se añaden en la mezcla como marcadores. Esto le permitirá al biotecnólogo identificar las células que han sido transformadas exitosamente. "El ADN extraño no entra en cada una de las células, solo en una fracción de ellas" dice Richard Wolfson, Ph.D. "Para determinar cuales células han tomado el ADN, los investigadores derraman antibióticos en las células. Las células que no mueren son las que han incorporado el ADN extraño". El problema dice Wolfson es que los genes de resistencia a antibióticos pueden ser transferidos a patógenos. "Ellos pueden hacerse resistentes a antibióticos y hacer que ciertas enfermedades sean intratables", dijo.

El paquete de genes es insertado en la planta de dos maneras:

A través del uso de vectores que acarrean los genes. Los vectores son hechos de parásitos genéticos o virus que "tienen la posibilidad de entrar en las células, e integrarse dentro del material genético de las células, haciendo que éstas expresen los genes introducidos" escribió la ecóloga Borowitz. El vector más usado es T ADN, un plásmido (pedazo de ADN de una bacteria), que induce la formación de tumores en las plantas, extraído de la bacteria del suelo, Agrobacterium. Este vector puede invadir la célula objetivo, e insertar el material genético en el genoma de la planta.

Otro método es el usado para gramíneas como el maíz. Se usan unas pistolas armadas de partículas de oro o tungsteno cubiertas de ADN. Las partículas se disparan en el tejido de la planta. Los científicos que se oponen a la ingeniería genética advierten que ambos procesos causan problemas:

El T ADN puede afectar otras células, mientras que las pistolas pueden insertar múltiples copias del material genético nuevo en la planta, con resultados impredecibles.

El problema de acuerdo a Cummins es que los que hacen estas transformaciones, entienden el proceso desde un punto de vista teórico, pero no miran los problemas, no lo analizan seriamente y simplemente una vez que tienen lo que quieren, lo liberan al medio ambiente. No tienen imaginación para ver los efectos colaterales.

Más información:

Genetic Engineering: Dream or Nightmare? Mae-Wan Ho, Continuum, 1999

Unnatural Harvest, Ingeborg Boyens, Doubleday, 1999 www.i-sis.org

Los genes de resistencia a la kanamicina han sido aprobados como marcadores genéticos, basándose en el hecho de que este es un antibiótico que ya no se usa. El Prof. Joe Cummins reporta que al contrario, la kanamicina aún se usa, y que es común la interacción entre la kanamicina y otros antibióticos relacionados.

El gen de resistencia al antibiótico kanamicina es usado ampliamente en los cultivos transgénicos como un marcador selectivo. Un marcador selectivo es un gen insertado en las células u organismos para que la forma modificada sea selectivamente amplificada en tanto que los organismos no modificados son eliminados, en un medio que contiene el antibiótico.

Los cultivos que han sido modificados genéticamente son identificados a través de los marcadores selectivos que son usados en el laboratorio para identificar las células o los embriones que contienen la modificación genética que se quiere comercializar. El gen de selección sólo tiene uso en la fase de laboratorio, pero los cultivos transgénicos acarrean estos genes sin uso, en cada una de sus células.

Hay un proceso bien conocido de cruzamiento de resistencia de antibióticos de un tipo particular. Una mutación en un gen de resistencia a un antibiótico, puede causar la resistencia a todos los miembros de esa familia de antibióticos [1].

La kanamicina es miembro de la familia de los antibióticos aminoglucosidos, que incluye a la estreptomicina, gentamicina y tobramicina. Se ha encontrado resistencia cruzada entre todos estos antibióticos. Todos estos antibióticos se usan para tratar enfermedades humanas. Se ha encontrado que el antibiótico aminoglucosido neomicina, produjo reacción cruzada con el antibiótico keramicina B, al producir inhibición de la ARNase, el ARN ribosomal y la maduración del tARN [2].

A más de la resistencia cruzada de los antibióticos aminoglucosidos, las bacterias patógenas frecuentemente desarrollan resistencia a múltiples drogas, transmitidas por un sólo plásmido. Por ejemplo, el patógeno del cólera, Vibrio cholerae, aislado en India, Bangladesh y Tailandia [3], tenía un plásmido resistente a tetraciclina, ampicillina, cloramfenicol, kanamicina, gentamicina, sulfaethoazol y trimefroprim. Bacterias patógenas adquieren plásmidos con resistencia a múltiples antibióticos en áreas donde el uso de antibióticos es extendido.

A pesar de lo que creen muchos ingenieros genéticos, de que la kanamicina ya no se usa en medicina, hay evidencias que este antibiótico se usa extensivamente en América del Norte, donde se están sembrando los cultivos transgénicos con el gen de resistencia a este antibiótico, y luego son comercializados sin ningún etiquetamiento. La kanamicina es usada antes de que se practique la endoscopía del colon y el recto [4] y para tratar infecciones oculares [5]. Así como otras emergencias [6], es efectiva contra E coli 0157 sin que cause liberación de verotoxina [7].

El uso extensivo de marcadores genéticos con resistencia a la kanamicina es inaceptable, debido a las aplicaciones médicas actuales.

References

1. Onaolapo J. Cross-resistance between some aminoglycoside antibiotics. Afr J Med Sci . 1994, 23,215-9.
2. Mikkelsen N, Brannvali M, Virtanen A and Kirsebom L. Inhibition of P RNA cleavage by aminoglycosides. Proc. Natnl Acad Sci USA, 1999, 96,6155-60.
3. Yamamoto T, Nair G and Takeda Y. Emergence of tetracycline resistance due to a multiple drug resistance plasmid in Vibrio cholerae 0139. FEMS Immunol Med Microbiol 1995, 11,131-6
4. Ishikawa H, Ikuko A, Minami T, Shinmoura Y, Ojo H and Otani T. Prevention of infectious complications subsequent to endoscopic treatment of the colon and rectum. J Infect Chemother, 1999, 5, 86-90
5. Hehl E, Beck R, Luthard K, Guthoff R and Drewelow B. Improved penetration of amonoglycosides and fluoroquininolones into the aqueous humour of patients by means of acuvue contact lenses. Eur J Pharmacol, 1999, 55,317-323.
6. Yelon J, Green J and Evans J. Efficacy of an interperitoneal antibiotic to reduce incidence of infection in the trauma patient a prospective randomized study. J AmCollSurg, 1996, 182,509-14.
7. Ito T, Akino E and Hiramatsu K. Evaluation of antibiotics for enterohemorrhagic Escherichia coli 0157 enteritis effect of various antibiotics on extracellular release of verotoxin. Kansenshogaku Zasshi, 1997, 71,130-5.