LA TRANSGÉNESIS
La transgénesis se puede definir como la introducción de ADN extraño en un genoma, de modo que se mantenga estable de forma hereditaria y afecte a todas las células en los organismos multicelulares. Generalmente, en animales, el ADN extraño, llamado transgen, se introduce en zigotos, y los embriones que hayan integrado el ADN extraño en su genoma, previamente a la primera división , producirán un organismo transgénico; de modo que el transgén pasará a las siguientes generaciones a través de la linea germinal (gametos).
Entre las aplicaciones de los animales transgénicos se pueden destacar:
La transgénesis puede efectuarse siguiendo dos estrategias distintas:
Desde
que en 1982 se obtuviera un ratón transgénico, la producción de animales transgénicas
es cada vez más cotidiana, existiendo ya animales transgénicos de las siguientes
especies: ratón, rata, conejo, cerdo, vaca, cabra y oveja.
La técnica se realiza, fundamentalmente por microinyección y se realiza de
la siguiente forma:
Por último, tras el destete de los recién nacidos, éstos se chequean, para ver si ha ocurrido la incorporación del transgén.
Una estrategia más poderosa para la transgénesis implica la introducción de
ADN extraño en células embrionarias
totipotentes(células ES) o células embrionarias madres (células EM).
Estas células se toman del interior de la blástula en desarrollo y se pasan a un
medio donde se tratan con distintos productos con lo que se conseguirá que las células
no se diferencien, y se mantiene su estado embrionario.
El ADN extraño se introduce en las células ES mediante diversas técnicas,posteriormente las células transfectadas son reintroducidas en una blástula y ésta reimplantada en una hembra.
Con esta técnica los neonatos son quimeras ; pero mediante el cruce de éstas se consiguen animales transgénicos con aquellas quimeras que hayan incorporado el transgén en su linea germinal
| Cuando la integración del transgén ocurre después de la primera división celular, el animal es quimérico, lo que quiere decir que las células de su cuerpo tienen diferentes características, según tengan o no el transgén, así en la "ovecabra" quimera entre oveja y cabra, las células de su piel, unas producían lana y otras pelo |
Obtención de una
cerda transgénica |
CLONACIÓN DE ANIMALES El principio de la clonación está en la obtención de organismos idénticos genéticamente, y por tanto morfológic y fisiológicamente, como lo son dos gemelos univitelinos. Esto ha sido el sueño de muchos ganaderos, que han deseado que todo su ganado tuviera las cualidades de algún ejemplar especialmente bueno. Se pueden utilizar dos métodos para conseguir clones de animales:
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| El ganado transgénico que se emplea
para producir proteinas terapeúticas, debe contener en el ADN extraño de sus células,
además del gen codificante de la proteina, una secuencia o promotor que haga que
se exprese dicho gen en unas determinadas células solamente. Por ejemplo, si se quiere que la proteina se produzca junto con la leche, el transgén se fusiona con una secuencia reguladora de una proteina de la leche, con lo que la proteina sólo se formará en las células de glándulas mamarias. Esto es lo que se hizo con la oveja Tracy en 1992, la primera oveja que produjo una proteina humana, la alfa-antitripsina bajo la dirección del promotor ovino de la beta-lactoglobulina. Dicha proteina se produce en una cantidad de 35 g/l, la cual se emplea para curar el edema pulmonar. Lo mismo se ha hecho para la famosa cerda Genie, que fabrica en su leche la proteina C humana que controla la coagulación sanguinea y es necesaria para los hemofílicos. |
Cómo se crea un animal transgénico
FUENTE: www.heraldo.es
Los tres métodos principales empleados en la creación de animales transgénicos son las
microinyecciones de ADN, la transferencia o eliminación de genes mediante manipulación
de células madre embrionarias y la transferencia de genes mediante vectores virales. Un
transgén es el fragmento de ADN manipulado que se desea introducir en el genoma del
animal. El transgén debe contener, además del gen que se desee insertar, ADN adicional
por delante (secuencia promotora) y por detrás (poli-A) en las hebras constituidas por
los sucesivos pares de bases. Este ADN adicional es el que garantiza el engarce de las
hebras en el genoma del animal receptor.
Microinyección
de ADN
Se trata de la microinyección directa de un gen determinado o de una combinación de
genes de un miembro de la misma o de distinta especie, en el pronúcleo de un óvulo
fecundado in vitro. El ADN introducido puede dar lugar a la expresión exagerada o muy
escasa de ciertos genes o a la manifestación de genes completamente nuevos en las
especies animales.
Una vez realizada la microinyección, los óvulos se introducen en los oviductos de madres
adoptivas en las que se han inducido condiciones de embarazo mediante el apareamiento
previo con un macho vasectomizado (estéril).
Tan sólo un pequeño porcentaje de los animales que nacen con este método son realmente
transgénicos, o sea, portadores totales y transmisores del transgén añadido de una
generación a la siguiente mediante la línea de células germinales. Por otro lado,
apenas una proporción de los animales nacidos de progenitores transgénicos expresan el
nuevo transgén de forma satisfactoria. Por ello, los animales que nacen de esta manera se
cruzan con animales no transgénicos para que en la siguiente generación nazca un
híbrido (heterocigoto) que, a su vez pueda cruzarse sucesivamente hasta que nazca un
animal homocigótico con el nuevo gen expresado satisfactoriamente.
La principal ventaja de este método es que resulta fácilmente aplicable a una amplia
variedad de especies.
Transferencia mediante
vectores virales
Los retrovirus son capaces de transportar la secuencia génica que se quiera insertar
hasta el núcleo de las células receptoras. Sin embargo, como con la microinyección,
también aquí el gen se inserta al azar en el genoma. Puesto que el ADN se localiza en
distintos lugares en células diferentes, los animales que nacen de esta forma suelen ser
mosaicos genéticos o quimeras, no expresan completamente la característica que aporta el
nuevo gen insertado porque no todas sus células lo portan, por lo que hay que realizar
mezclas y selecciones hasta conseguir el animal completamente transgénico. La
transmisión del transgén sólo es posible si el retrovirus se integra en algunas de las
células germinales.
Transferencia mediante
manipulación de células madre embrionarias
Este sistema se utiliza cuando hay que dirigir las secuencias génicas a lugares específicos del genoma. Las células madre son células indiferenciadas que tienen el potencial de acabar siendo cualquier tipo de célula. En células de cultivo se pueden realizar modificaciones genéticas predeterminadas, como la eliminación o sustitución de un gen o de un solo par de bases. Las células madre modificadas se inyectan en embriones en fase de blastocisto y el animal resultante (quimera) no expresará completamente la modificación hasta que no se hayan producido selecciones sucesivas. Este método se ha realizado con éxito en ratones, en concreto ha dado lugar a ratones que carecen de un gen determinado (llamados "knock out") y que son muy útiles en investigación, pero no se ha logrado en otro tipo de animales mayores
Lucía Huélamo
Laboratorios vivientes
En Estados Unidos, a las granjas de experimentación con animales transgénicos se les
ha empezado a llamar "pharms", haciendo un juego de palabras que intercambia el
significado original de la palabra granja (granja en inglés se dice "farm") por
el de "pharmacy" (que quiere decir farmacia). Y es que una de las aplicaciones
de la transgénesis en animales es su uso como biorreactores para producir proteínas y
sustancias biológicas de interés para la salud humana, que son segregadas en la leche
por el ganado.
El Instituto Roslin de Escocia desarrolló en 1990 la primera oveja transgénica que
segregaba alfa-1-antitripsina (también llamada alfa-1-proteinasa) en su leche. Esta
enzima se emplea en el tratamiento del enfisema pulmonar, una enfermedad que suele tener
carácter hereditario y que afecta a las fibras elásticas de los pulmones. La leche de
estas ovejas -que por ahora no muestran signos de verse afectadas en su salud-- contiene
hasta un 30% de alfa-1-antitripsina, una sustancia que también se encuentra en
experimentación en los Laboratorios PPL para el tratamiento de la fibrosis quística.
Además de las ovejas productoras de alfa-1 antitripsina, actualmente se experimenta con
la creación de animales transgénicos que produzcan fibrinogen (un tratamiento contra las
hemorragias), proteína C (que previene la formación de coágulos y trombos sanguíneos)
y factor VII (para las personas con hemofilia).
La elaboración de productos farmacéuticos es uno de los resultados más visibles de las
investigaciones con animales transgénicos, pero la mayor parte de este tipo de animales
se destinan a la investigación básica. Los ratones transgénicos, por ejemplo, han
aportado una nueva visión a los científicos sobre cómo funciona el sistema inmune, el
cerebro, la memoria, la formación de órganos y han sido especialmente valiosos en
oncología. Muchas formas de investigación sobre el cáncer, como la metástasis y el
ataque del sistema inmune a los tumores cancerígenos o el abastecimiento sanguíneo de
estos tumores (angiogénesis), no son posibles en cultivos de laboratorio, por lo que es
necesario experimentar en animales vivos. Ahí, los ratones nos están proporcionando una
ayuda incalculable. Los animales transgénicos se emplean también para determinar lo
peligrosos que pueden llegar a ser los compuestos cancerígenos. Algunos ratones de
experimentación, por ejemplo, han recibido un gen que los hace más sensibles a los
carcinógenos, de forma que desarrollan el cáncer más rápido que un ratón normal y
hacen que sea innecesario el empleo de muchos animales en una investigación.
Otra aplicación de los animales transgénicos es su uso en experimentos para asegurar
que los fármacos recién elaborados no provoquen reacciones alérgicas. Es decir, que el
nuevo compuesto no libere en el sistema inmune anticuerpos que debiliten el efecto
positivo de la medicación. Esto ha sido de gran importancia en el desarrollo de nuevos
derivados de la insulina. Cuando el gen de la insulina humana se inyecta en los ratones,
su sistema inmune desarrolla una tolerancia a la insulina, de la misma forma que lo hace
nuestro propio cuerpo. Al ser inmunizados, los ratones se pueden emplear para testar si
los cambios en la arquitectura de la molécula de insulina se siguen tolerando o si se
inicia la producción de anticuerpos perjudiciales. Este tipo de estudio es la única
forma de testar el efecto alergénico de ciertos medicamentos antes de que sean
administrados a pacientes humanos.
El desarrollo de cerdos transgénicos -como los cinco lechoncitos que nacieron en una
granja de experimentación de Blacksburg, Virginia (EE.UU.), subsidiaria de la empresa
escocesa PPL Therapeutics, con el potencial de servir de fuente de donación de órganos
para ser transplantados a seres humanos- ha abierto otra aplicación que, hasta ahora se
consideraba difícil por el problema de rechazo que el sistema inmune podría plantear
frente a un órgano animal. Si sus tejidos pueden ser realmente tolerados por el sistema
inmune, se habrá solucionado el problema mundial de escasez de órganos.
Además de estas aplicaciones de los animales transgénicos como laboratorios vivientes,
las nuevas técnicas se pueden aplicar también a la cría ganadera para conseguir, por
ejemplo, animales de consumo humano que crezcan más rápido, con menos grasa y
resistentes a las enfermedades.
Clonado
¿ COMO PODEMOS DEFINIR LA CLONACION ?
Es la tecnología para producción de individuos genéticamente idénticos. Es un sistema de reproducción en la que no participan ovocitos y espermatozoides en la formulación genética, sino que la carga genética contenida en el ADN de los cromosomas es provista por células somáticas. Se han utilizado diferentes tipos de células, de origen embrionario, fetal o diferenciadas de animales adultos, que transferidas a ovocitos enucleados producen un nuevo individuo genéticamente idéntico a la célula donante.
¿ EN QUE CONSISTE LA TRANSFERENCIA NUCLEAR Y CLONADO ?
El principio básico de la transferencia nuclear es remover el núcleo de un ovocito no fertilizado y transferirle el núcleo o en la mayoría de los casos una célula completa. La extracción del núcleo del ovocito se realiza generalmente por aspiración con diminutas pipetas manejadas con sofisticados micromanipuladores. Cuando se introduce solamente el núcleo se hace por microinyección pero cuando lo que se incorpora es la célula completa se hace por fusión eléctrica. El núcleo del ovocito no fertilizado normalmente se encuentra en estado aquiescente esperando ser fertilizado por el espermatozoide. Luego de la fertilización será el espermatozoide mediante un proceso llamado "activación" quien inicie una serie de sucesivas divisiones celulares. En el caso de la transferencia nuclear la activación debe ser realizada artificialmente por la aplicación de diversos métodos químicos o físicos. Luego de activado en los ovinos y los caprinos los embriones se transfieren tempranamente en forma quirúrgica a las recipientes que los gestarán, en los bovinos se los cultiva in vitro por varios días para luego transferirlos en forma no quirúrgica. Dado que cada célula no reproductiva de un individuo tiene la misma información genética, por transplante nuclear teóricamente se pueden producir tantos animales idénticos como se desean. Además los clones producidos a partir de un animal podrán ser clonados nuevamente. Este grupo de animales idéntico se llama "clon" y por eso transferencia nuclear y clonado en la práctica son usados como sinónimos.
¿ CÓMO SE DESARROLLÓ LA TÉCNICA DE TRANSFERENCIA NUCLEAR?
La tecnología básica para transplante nuclear en los mamíferos fue desarrollada en los años 80. El ratón fue inicialmente utilizado, pero las experiencias en esta especie fracasaron. Sin embargo, Williadsen en 1986 usando células de embriones tempranos produjo los primeros corderos clonados. Con el mismo tipo de célula un año después se produjeron los primeros terneros clonados. Numerosos factores llevaron a que la técnica de clonado con células embrionarias no tuviera difusión y a que los investigadores y profesionales argentinos no la lleváramos a la práctica. Entre ellas el hecho que se debía trabajar con células embrionarias con mérito genético desconocido, los embriones tempranos tienen un número reducido de células y las experiencias de ir incrementando su número por sucesiva clonación dieron malos resultados. Sumado a las bajas tasas de preñez y a dificultades en el parto debido al excesivo tamaño de los crías llevaron a que la técnica no pudiera extenderse comercialmente. El entusiasmo inicial fue disminuyendo y prácticamente ninguna compañía estaba usándola comercialmente hasta el nacimiento de Dolly en 1997. Tres años atrás nadie consideraba que era posible crear individuos genéticamente idénticos a partir de una célula de animal adulto. Pero el grupo de investigación del escocés Dr. Ian Wilmut demostró con el nacimiento de la oveja Dolly lo impensable. Todavía los resultados en el clonado de animales adultos eran poco eficientes por lo que se considero la posibilidad de usar células fetales. Con estas células el Dr. Wilmut y el grupo de la universidad de Massachusetts integrado por el argentino Dr. José Cibelli produjeron los primeros ovinos y bovinos respectivamente clonados y transgénicos. Demostrando que la técnica de clonado era extremadamente eficiente para producir animales transgénicos. La ventaja de las células fetales es que se pueden obtener en gran cantidad y multiplicar fácilmente en condiciones in vitro. Uno de los factores mas importantes en el clonado es la apropiada sincronización en el ciclo celular entre la célula donante y el citoplasma del ovocito enucleado. Dos métodos han demostrado ser eficientes para producir crías viables por clonado y han originado patentes que se disputarán el mercado. El método del grupo escocés las células donantes se las induce a un estado quiescente por privación de suero (llamada estadio G0). El suero es un componente común en los medios de cultivo y estimula la división de las células, sin el suero ellas no se dividen y se sincronizan en G0. El método desarrollado por el grupo de la Universidad de Massachusetts las células donantes se encuentran dividiéndose activamente y al comienzo del ciclo celular (fase G1). A comienzos de 1998 todavía no se habían repetido los resultados de clonación con animales adultos, fue cuando el grupo liderado por el Dr. Yanagimachi en Hawai produjo numerosos ratones por clonado a partir de células del cumulus. Estas células están normalmente rodeando al ovocito y en comunicación con el mismo. Investigadores japoneses tuvieron aun resultados mas alentadores dado que produjeron varios terneros clonados a partir de adultos usando también células del cumulus. Recientemente fue demostrado en el ratón que es posible clonar machos adultos, todos los trabajos previos tal vez por simple casualidad habían producido solo hembras.
Enlaces a otras páginas, WEB TEMA : "Transgénesis en Mamíferos"
BASES DE DATOS
BIOLOGÍA/ANATOMIA/FISIOLOGÍA DEL
RATON/LIBROS SOBRE ANIMALES TRANSGÉNICOS
FUENTE http://www.cnb.uam.es/~transimp/index.html
