La biorremediación es el empleo de organismos vivos —bacterias, hongos, algas o plantas— o de sus enzimas para descontaminar un medio: degradan, transforman o inmovilizan los contaminantes convirtiéndolos en sustancias inocuas o menos tóxicas. Se aprovecha, por tanto, la capacidad metabólica natural de esos organismos, a veces mejorada por ingeniería genética. Frente a los métodos físicos y químicos tiene la ventaja de ser más barata y de actuar sobre el terreno, aunque es más lenta.
Un primer ejemplo es la limpieza de vertidos de petróleo. Ciertas bacterias del género Pseudomonas y Alcanivorax son capaces de utilizar los hidrocarburos como fuente de carbono y de energía y los oxidan hasta dióxido de carbono y agua. En un vertido marino se favorece su crecimiento añadiendo nitrógeno y fósforo, que son los nutrientes limitantes; la técnica se aplicó en el vertido del Exxon Valdez y en el del Prestige.
Un segundo ejemplo es la depuración biológica de aguas residuales por fangos activados. En los tanques de una depuradora se mantiene una comunidad de bacterias aerobias y de protozoos que oxidan la materia orgánica disuelta, y después bacterias nitrificantes y desnitrificantes que transforman el amonio en nitrato y este en nitrógeno molecular, eliminando así el exceso de nutrientes que provocaría la eutrofización del río.
Como tercer ejemplo puede citarse la fitorremediación: plantas como el girasol o la mostaza acumulan en sus tejidos metales pesados —plomo, cadmio, uranio— de suelos contaminados, y después se retiran y se tratan como residuo.
Un organismo modificado genéticamente, u OMG, es aquel cuyo material hereditario ha sido alterado deliberadamente mediante técnicas de ingeniería genética, de un modo que no se produciría de forma natural por cruzamiento ni por recombinación. Cuando el gen introducido procede de una especie distinta se habla además de organismo TRANSGÉNICO.
El procedimiento habitual consiste en aislar el gen de interés, insertarlo en un vector —un plásmido, un virus o, en plantas, el plásmido Ti de Agrobacterium tumefaciens—, introducirlo en las células del organismo receptor y seleccionar las que lo han incorporado y lo expresan. Modernamente la edición dirigida con CRISPR-Cas9 permite además modificar un gen propio en su sitio, sin añadir ADN ajeno.
Los ejemplos son de tres tipos. Microorganismos, como la Escherichia coli que produce insulina humana o la levadura que produce la vacuna de la hepatitis B. Plantas, como el maíz Bt, que lleva un gen de la bacteria Bacillus thuringiensis y fabrica una proteína insecticida, la soja resistente a herbicidas o el arroz dorado, enriquecido en provitamina A. Y animales, como el salmón de crecimiento acelerado o los ratones modificados que se usan como modelo de enfermedades humanas.
La terapia génica es el tratamiento de una enfermedad mediante la introducción de material genético en las células del paciente, con el fin de corregir un gen defectuoso, sustituirlo por una copia funcional, silenciarlo si su producto es dañino o dotar a la célula de una función nueva que le permita combatir la enfermedad.
Se distinguen dos modalidades. La terapia génica SOMÁTICA actúa sobre células no reproductoras, de modo que la modificación afecta solo al paciente y no se transmite a su descendencia; es la única que se practica. La terapia génica GERMINAL actuaría sobre gametos o embriones y sí sería heredable, y está prohibida por razones éticas y de seguridad.
Técnicamente, el gen terapéutico se introduce con un vector, normalmente un virus al que se le han eliminado los genes que lo hacen patógeno —retrovirus, lentivirus o adenovirus—, o por métodos no virales como los liposomas. La intervención puede hacerse extrayendo las células del paciente, corrigiéndolas en el laboratorio y devolviéndolas, que es lo habitual con las células madre de la médula ósea, o inyectando el vector directamente en el tejido.
Los casos con más recorrido son las inmunodeficiencias combinadas graves por déficit de adenosina desaminasa, la hemofilia, algunas retinosis pigmentarias y, más recientemente, la anemia falciforme y la beta-talasemia, ya tratadas con edición mediante CRISPR-Cas9. Está también la terapia con linfocitos CAR-T, en la que se modifican los linfocitos T del propio paciente para que reconozcan y destruyan sus células tumorales.