MÉTODOS DE GENERACIÓN DE CERDOS TRANSGÉNICOS

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1 EXPRESIÓN VERBAL EN EL ÁMBITO PROFESIONAL 21 de abril de 2014 Volumen 1, nº 1 ACTIVIDAD DE REPASO 8 Mónica Flores Pérez A Alejandra Acosta Haro A Prof. Ana Luisa Urquiza MÉTODOS DE GENERACIÓN DE CERDOS TRANSGÉNICOS Actualmente, según estadísticas del Centro Nacional de Trasplantes, cada minuto mueren dos pacientes que pudieron haberse curado con un trasplante de órgano o tejido. Ante esta demanda se empezó a trabajar con la idea de animales modificados genéticamente, a estos animales se les conoce como animales transgénicos, los cuales gracias a las modificaciones son aptos para donar alguno de sus órganos o tejidos a los seres humanos. Y la especie porcina fue la elegida ya que es la que cuenta con una mayor cantidad de similitudes con los humanos. A pesar de que este tipo de tecnologías, al ser una empresa tecnológicamente compleja, requiere de un equipo multidisciplinario e implica altos costos, una vez obtenidos los primeros animales transgénicos, éstos pueden transmitir las características modificadas de forma natural. De acuerdo con la especie porcina, en 1958 se obtuvieron cerdos transgénicos mediante técnicas de inyección pronuclear, sin embargo se han desarrollado distintas técnicas y metodologías. En este artículo hablaremos sobre las diferentes tecnologías y metodologías que se utilizan para poder obtener lo que podría ser uno de los mayores logros de la ciencia. CONTENIDO Primeras Tecnologías... 2 Cerdos Transgénicos... 2 Inyección Pronuclear... 3 Transgénesis mediada por virus... 4 Células Madre... 5 Conclusión... 6 PARA SABER MÁS! Animales Transgénicos: son animales alterados genéticamente, para obtener una característica que no es propia de su especie. Pronuclear: núcleo de los gametos; poseen la mitad del número de cromosomas de los núcleos de otras células no reproductivas.

2 PRIMERAS TECNOLOGÍAS Durante los años 50s se descubrió la estructura de la doble hélice del ADN, esto aumentó las posibilidades de comprender la estructura del material genético. Posteriormente en los años 80 s se desarrolló la tecnología que permitía la manipulación de esta estructura genética y producir animales transgénicos, es decir, animales con modificaciones en su información genética. Estos avances tienen un beneficio directo sobre la humanidad, ya sea por la reducción en el tiempo e incertidumbre de un diagnóstico o terapia celular. Esta tecnología permite la obtención de la producción deseada más rápidamente que por la clásica selección natural y la traslación de genes o características de una especie a otra. "Esta tecnología permite la obtención de la producción deseada más rápidamente que por la clásica selección natural y la traslación de genes o características de una especie a otra. " CERDOS TRANSGÉNICOS PARA SABER MÁS! ADN: material genético que contiene toda la información de un especie. Zigoto: óvulo fecundado en su segunda etapa de formación. Un cerdo transgénico es aquel al que se le ha introducido un material genético exógeno ( ADN que no se encuentra normalmente en ese organismo) para obtener ciertas propiedades o características. Para que todas las células logren expresar esta modificación se debe incorporar este gen desde la formación del mamífero, es decir desde que es un zigoto. Por otra parte, también se pueden anular características propias del cerdo, lo que es mejor conocido como knock-out, esto se utiliza para eliminar diferentes enfermedades o características innecesarias para los seres humanos. A continuación se presentan las distintas técnicas que los investigadores de este artículo han llegado a estudiar a profundidad. 2

3 PARA SABER MÁS! Pronuclear: núcleo de los gametos; poseen la mitad del número de cromosomas de los núcleos de otras células no reproductivas. Ovocito: óvulo inmaduro INYECCIÓN PRONUCLEAR La primer técnica que presenta este artículo es la inyección pronuclear, con la que se creó el primer anim al transgénico en Se inyectaron genes en el núcleo de ovocitos de ratón recién fecundados (microinyección). Conforme a la especie porcina, primeramente se obtienen zigotos en estado pronuclear o embriones de 2 células de cerdas insem inadas o zigotos producidos in vitro, es decir, fecundados fuera del cuerpo de la madre. Posteriormente se inyectan pequeñas partes de ADN mediante agujas muy finas. Fecundación: proceso por el cual dos gametos (masculino y femenino) se fusionan para crear un nuevo individuo. Embrión: etapa del óvulo fecundado hasta la octava semana Centrifugación: método por el cual se pueden separar sólidos de líquidos de diferente densidad mediante una fuerza centrífuga El equipo de microinyección consta de un microscopio invertido y dos brazos para la micromanipulación; uno de los brazos es llamado holder ya que mantiene fijo el zigoto por presión negativa, y el otro brazo es donde se encuentra la microaguja con la que se inyecta la información una vez fijo el zigoto. Una vez realizado esto, se transfieren los embriones a una hembra receptora. La eficiencia de esta técnica es menor en la especie porcina que en los ratones, ya que visualizar los pronúcleos del zigoto tiene una mayor dificultad debido a la presencia de gotas de grasa; esto puede eliminarse mediante la centrifugación de los zigotos a alta velocidad, sin embargo esto reduce las tasas de desarrollo del embrión. La mayor limitación que se encuentra en esta técnica de acuerdo a la especie porcina, y en general en animales de granja, es el bajo rendimiento del sistema para integrar el ADN inyectado en el genoma del embrión receptor, ya que la integración es al azar y exixten problemas en la correcta expresion de las proteínas. Proceso de microinyección 3

4 Debido a esto, se han estudiado diversos actores del proceso para mejorar el rendimiento de esta técnica en la especie porcina, tal como las condiciones de los embriones, el lugar de inyección, el tipo de hembra donante y el tipo y tamaño de ADN. Asimismo, se ha optimizado el proceso de transferencia de los embriones a las cerdas receptoras para que exista una sincronía entre donante y receptora. A pesar de lo anterior y de los estudios realizados, se ha confirmado que la eficiencia de esta técnica en los cerdos es estable y difícilmente puede ser mejorada con la tecnología actual. En términos generales, solo del 1 al 2% del total, de zigotos microinyectados, llegan a ser animales transgénicos. Proceso de microinyección PARA SABER MÁS! Exógenos: son genes externos a la especie que se esta tratando. Co-cultivo: cultivo celular o cultivo de tejidos Blastocistos: un embrión de 5/6 días de desarrollo Espacio Perivitelino: Espacio situado entre el óvulo y la capa externa que rodea el ovocito. Patogénico: es cualquier agente que pueda producir una enfermedad o daño. 4 TRANSGÉNESIS MEDIADA POR VIRUS Esta técnica es una alternativa a la microinyección pronuclear y consiste en el uso de virus que insertan genes exógenos en el animal a transformar. Cómo funciona esto? El virus actúa como un sistema natural de transferencia de ADN a varios tipos de células. Esta transferencia puede ser de diferentes formas: exponiendo las células a una alta concentración de virus, por co-cultivo de células infectadas con virus, y mediante la microinyección de los virus directamente en el interior de los blastocistos o en el espacio perivitelino de los zigotos. Los virus utilizados han sido modificados para que pierdan su carácter patogénico, sin embargo siguen siendo capaces de infectar células y de transportar una pequeña cantidad de ADN. Una limitante del la utilización de retrovirus es la corta capacidad de materia genética que puede trasferir. Otra desventaja reside en la expresión de los genes, que a pesar de que han sido transferidos exitosamente, no son expresados adecuadamente en los animales transgénicos, por lo que la utilidad de estos virus es limitada.

5 CÉLULAS MADRE Con la inyección pronuclear se pueden generar grandes animales transgénicos pero no es posible realizar modificaciones genéticas dirigidas, lo que permitiría elegir el gen que se desea modificar y tener un buen control de la modulación de ese gen. El uso de la tecnología de las células madre embrionarias permite hacer modificaciones genéticas dirigidas (Gene targeting). Las células madre son células que tienen la habilidad de dividirse y diferenciarse en varios tipos de células o tejidos. Después de la modificación, se cultivan in vitro las células madre embrionarias y se transfieren con la ayuda de un micromanipulador al interior de un blastocisto receptor, para formar animales quiméricos, es decir células originarias de 2 zigotos, que tras la fecundación se combinan formando uno solo. Al unirse las dos células, el nuevo animal posee dos tipos de células diferentes, cada una con distinta constitución genética. A pesar de múltiples esfuerzos, no ha sido posible todavía conseguir estas células embrionarias en las especies domésticas como la porcina, bovina y ovina. Proceso de micromanipulación a células madre 5

6 "La manipulación del material genético tiene grandes ventajas, sin embargo no debemos olvidar que ésta debe estar siempre enfocada al bien, a usarlo consciente responsablemente CONCLUSIÓN Después de 25 años desde la generación de los primeros cerdos transgénicos hasta nuestros días, se ha producido un gran avance en las técnicas y métodos. Sin embargo, este campo de la ciencia aún se encuentra en una fase inicial de desarrollo. Es probable que se vea potenciado en el futuro por la demanda de nuevos modelos que permitan estudiar enfermedades humanas, haciendo uso principalmente de la técnica de transferencia nuclear por la generación de animales knock-out. Igualmente se potenciará el uso de virus para aprovechar su alto grado de eficiencia, si se consigue desarrollar el aislamiento y mantenimiento de las células madre embrionarias ayudará a desarrollar nuevos modelos transgénicos y por último término, la inyección pronuclear seguirá disponible para resolver algunos modelos aun cuando su eficiencia sea reducida. Como hemos visto, existen distintas técnicas para la generación de cerdos con características específicamente buscadas. La tecnología ha tenido un gran avance y estos métodos son una prueba latente de ello; la manipulación del material genético tiene grandes ventajas, sin embargo no debemos olvidar que ésta debe estar siempre enfocada al bien, a usarlo consciente responsablemente, ya que es una empresa en la que muchas vidas se ven afectadas, vidas que pueden salvarse mediante un transplante o que pueden llevarse a su fin por alguna enfermedad o mal funcionamiento del ADN que se trasplantó. Para mayor información sobre el tema: Gadea, F. G.-V. (2010). Métodos de generación de cerdos transgénicos. Obtenido de Gadea&Garcia-VazquezITEA2010A.pdf 6

7 EXPRESIÓN VERBAL EN EL ÁMBITO PROFESIO- NAL ACTIVIDAD DE REPASO 8 Mónica Flores Pérez A Alejandra Acosta Haro A Prof. Ana Luisa Urquiza 11 de abril de 2014 Gadea, F. G.-V. (2010). Métodos de generación de cerdos transgénicos. Obtenido de Métodos de generación de cerdos transgénicos, por J. Gadea y FA. García-Vázquez de la Universidad de Murcia en españa, exponen claramente paso a paso algunos de los métodos que existen para generar cerdos transgénicos, es decir animales genéticamente modificados. Es un artículo detallado, en el que se consideran distintos factores y que tiene un fin positivo, ya que todo esto se enfoca en la generación de órganos para donar. Bosquejo: I. Introducción Razones por las cuáles se busca modificar el ADN, cuántas técnicas se expondrán. II. Exposición A. 1. Planteamiento: En los años 50s se descubrió la estructura de la doble hélice del ADN, posteriormente en los años 80s se desarrolló la tecnología que permitía la manipulación de esta estructura genética. Estos avances tienen un beneficio directo sobre la humanidad. 2. Exposición: esta tecnología permite la obtención de la producción deseada más rápidamente que por la clásica selección natural y la traslación de genes o características de una especie a otra. Un ejemplo de esto es la producción de la leche de cabra con un inhibidor humano en ella llamado a a-1-antitripsina, el cual sirve para los tratamientos del enfisema pulmonar. Este tipo de tecnologías requiere de un equipo multidisciplinario e implica altos costos; sin embargo una vez obtenidos los primeros animales transgénicos, éstos pueden transmitir las características buscadas de forma natural 3. Cierre o transición: De acuerdo con la especie porcina, en 1958 se obtuvieron cerdos transgénicos mediante técnicas de inyección pronuclear, sin embargo se han desarrollado distintas técnicas y metodologías que se explicarán en este artículo.

8 B. Cerdos transgénicos 1. Planteamiento: un cerdo transgénico es aquel al que se le ha introducido un material genético exógeno ( ADN que no se encuentra normalmente en ese organismo) para obtener ciertas propiedades o características. 2. Exposición: Para que todas las células lo expresen se debe incorporar este gen desde la formación del mamífero, desde que es un zigoto. Por otra parte, también se pueden anular características (knock-out). Para esto existen distintas técnicas, como ya se había mencionado. En este artículo se explicarán 4 tipos de técnicas para producir un cerdo transgénico. 3. Cierre o transición: se presentan las distintas técnicas que los investigadores de este artículo han llegado a estudiar a profundidad C. Técnicas 1. Planteamiento: se presentan 3 tipos de técnicas 2. Exposición: Inyección Pronuclear Transgénesis mediada por virus Células madre 3. Cierre o transición: estas diferentes técnicas varían tanto en tiempos, complejidad y costos, pero todos van enfocados al mismo objetivo. III. Conclusión Ventajas de las distintas técnicas, como éstas podrán tomar impulso en el futuro y hacer conciencia de los métodos