Transgénesis: animales transgénicos

Transgénesis: animales transgénicos
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Transgénesis

En este artículo abordamos una introducción a la transgénesis, es decir, la modificación genética en organismos vivos, especialmente los animales transgénicos.

Todos los organismos vivos tienen información genética representada en genes compuestos por ácidos nucleicos y compactados en cromosomas, albergados a nivel celular. Los genes, son paquetes de información que se disponen de manera tal que cada producto de expresión, se pueda regular adecuadamente y se exprese en el momento necesario, dependiendo de las necesidades celulares y la concentración o presencia de compuestos reguladores.

Actualmente, debido a las herramientas analíticas, tecnologías estandarizadas y bases de datos de libre acceso, ha sido posible conocer genomas completos de especies. Gracias a la información disponible, se puede conocer la posición cromosómica exacta de diferentes genes de interés y así mismo se puede tener una idea de las regiones intergénicas, que regulan la expresión del gen que se desea estudiar o clonar. La estandarización de técnicas y las tecnologías en ingeniería genética, permiten introducir uno o varios genes conocidos en una especie de interés o en un modelo biológico, a dicha tecnología, se le llama transgénesis y consiste en generar organismos vivos que posean regiones genéticas exógenas diferentes o iguales a la información genética de la especie. Así, es posible realizar investigación básica en cuanto a la funcionalidad o disfuncionalidad de genes y se pueden abordar investigaciones aplicadas que busquen generar organismos con características idóneas.

La transgénesis se encuentran inmersa en una discusión global que agrupa diferentes opiniones en cuanto a los efectos que pueda tener en la salud humana y la diversidad genética en general. Sin embargo, en animales, los modelos transgénicos actuales son comúnmente generados para el estudio de la funcionalidad o disfuncionalidad de genes implicados en patologías importantes en la salud humana. Así mismo, se producen plantas comestibles transgénicas, con características específicas, pero el contenido genético introducido en las plantas no genera efectos sobre la salud humana y, a su vez, la normativa de algunos países, no permite la siembra de especies transgénicas cerca de cultivos silvestres para evitar el intercambio de material genético y conservar las especies originales. Además, la maquinaria eucariota de las plantas permite a partir de cultivos celulares producir compuestos farmacéuticos que fácilmente superan los criterios o escalas de evaluación para ser comercializados a diferencia de sistemas productivos que involucran organismos procariotas.

Transgénesis en animales

En este contexto, la transgénesis en animales es utilizada generalmente para el diagnóstico y conocimiento de enfermedades que afectan la población humana. A menudo, se realizan esfuerzos para la generación de especies con características deseadas que tengan un impacto comercial en cuanto a producción y resistencia a patógenos. Los proyectos que involucran la generación de animales transgénicos han sido realizados en diferentes grupos con objetivos comerciales principalmente (aves, anfibios, peces, invertebrados), aunque la tendencia es que la introducción genética sea realizada en mamíferos con propósitos de investigación en el sector biomédico y el 95% de los animales con tal finalidad son roedores. No obstante, así las características celulares de algunos mamíferos sean similares a los humanos, muchas veces, no es posible considerar dichos mamíferos como modelos de estudio óptimos para proponer terapia génica o mecanismos de expresión genética.

Procedimiento general en animales transgénicos

En animales transgénicos, de manera general, se debe realizar una selección del gen de interés o el gen que se clonará y la especie de mamífero hospedera, encargada de expresar fenotípicamente el gen. A su vez, es necesario tener en cuenta que el proceso de transgénesis requiere cultivos o líneas celulares estables y es mucho más factible entre especies filogenéticamente cercanas, debido al uso preferencial de codones, regiones genéticas similares o muy conservadas y mecanismos de expresión especializados.

Posteriormente a la selección de la especie, líneas celulares necesarias y la generación de un vector con el gen de interés, es necesario definir la técnica por la que se llevará a cabo el proceso de transgénesis. Las técnicas más conocidas son: la inyección pronuclear, infección de células con adenovirus o retrovirus, recombinación homóloga dirigida en células madre, transferencia nuclear y la técnica de edición más reciente CRISPR.

Inyección pronuclear

La inyección pronuclear consiste básicamente en la inserción directa del ADN lineal o circular (genes de interés) en un pronúcleo de un ovocito de ratón ya fertilizado y que posteriormente será transferido a hembras que funcionarán como incubadoras debido a que el ADN introducido se incorporará durante la embriogénesis y se expresará en la progenie.

Infección de células con adenovirus o retrovirus

Elegir adenovirus o retrovirus para la transformación depende de la línea celular a transformar; el proceso consiste en infectar un embrión con un virus que posee la información genética de interés, la cual integrará a la maquinaria celular para que sea expresada y, así mismo, cada división celular se transferirá el material genético introducido, por ende, el individuo portará las características inducidas.

Recombinación homóloga

La recombinación homóloga en células madre se realiza en una masa celular de células indiferenciadas (blastocisto), posteriormente, se genera un vector que posee el gen diana, porciones genéticas homólogas a la región de ADN a la que se dirige la modificación y un gen reportero que indica la transfección del gen de interés. Teniendo la línea celular y el vector, se ponen en contacto ambos para inducir el proceso de recombinación y se seleccionan las células que poseen el gen reportero, para ser inyectadas en el ratón y esperar un porcentaje de animales transgénicos en la progenie.

Transferencia nuclear

El proceso de transferencia nuclear somática es utilizado para generar clones exactos de individuos o tejidos, partiendo de células somáticas a las que se le extrae el núcleo y se pone en contacto con un embrión indiferenciado y sin núcleo. Generalmente, la técnica se ha utilizado para clonar individuos con características idóneas o generar implantes para medicina regenerativa.

Ejemplos de animales transgénicos

En animales transgénicos se ha buscado generar individuos resistentes a enfermedades o más productivos, como el caso de las vacas resistentes a la mastitis producida por Staphylococcus aureus. Se han creado cerdos transgénicos para utilizar tejidos u órganos para xenotransplantes. Anteriormente, se realizaron varios esfuerzos para potencializar la calidad de la leche en ovinos y bovinos, ya sea buscando un mayor contenido proteico o por la presencia de enzimas digestivas deficientes en algunos humanos. Con fines productivos se ha eliminado el gen de la miostatina, para inducir mayor musculatura esquelética y obtener animales transgénicos de granja con mucho más contenido cárnico.

Referencias

Arias, M. E., & Felmer, R. (2009). Biología de las células madre embrionarias (ES cells) en distintas especies: potenciales aplicaciones en biomedicina. Archivos de medicina veterinaria, 41(3), 185-195.

Felmer, R. (2004). Animales transgénicos: pasado, presente y futuro. Archivos de medicina veterinaria, 36(2), 105-117.

Khan, M., Khan, I., & Barh, D. (2016). Applied molecular biotechnology (1st ed., pp. 267-380). Boca Raton: Taylor & Francis Group.

Nicholl, D. (2008). An introduction to genetic engineering (3rd ed., pp. 257-262). Cambridge: Cambridge University Press.

Sosa, M. A. G., De Gasperi, R., & Elder, G. A. (2010). Transgénesis animal: una visión general. Brain Structure and Function, 214(2-3), 91-109.