New Breeding Techniques (NBTs) Una nueva era en el mejoramiento de plantas.

Transcripción

1 New Breeding Techniques (NBTs) Una nueva era en el mejoramiento de plantas. Humberto Prieto Bioquímico, Dr. en Bioquímica Estación Experimental La Platina

2 EVOLUCIÓN DEL MEJORAMIENTO GENÉTICO VEGETAL 2010: NBTs Cruzamientos Mutagénesis Selección asistida por marcadores (MAS) Transformación genética

3 NBTs Cisgenia (e intragenia) Tecnología de nucleasas zinc-finger Mutagénesis dirigida por oligonucleótidos Metilación de DNA dependiente de RNA Agro-infiltración Injertación de variedades no-gm sobre portainjertos GM Mejoramiento Reverso Genómica sintética

4 Principales requerimientos para abordar el Mejoramiento de Precisón (Precision Breeding) Técnicas de cultivo in vitro Transformación genética Conocimiento de los genomas a trabajar El mejorador trabaja de forma directa y específica con variaciones moleculares que están vinculadas a (o que generan) fenotipos de interés agronómico. Información Clave: Los genomas.

5 Mutagénesis por oligonucleótidos

6 Mutagénesis Mutagénesis dirigida por óligos

7 Cisgenia

8 Transgenia Genoma Cromosoma Plasmidio Ti Agrobacterium tumefaciens Célula vegetal Gen 1 Gen 2 Cisgenia Promotor Secuencia Terminador Gen 1 codificante Gen 1 Gen 1 Gen 3 Promotor Secuencia Terminador codificante Intragenia Promotor Secuencia Terminador Gen 2 codificante Gen 3 Gen 1

9 Plant derived Transfer DNAs RB DR Ank- Prom CDS MybA1 CDS Terminador AT- Rich UL LB All-Grape TG N. benthamiana + ALL-G WT N. benthamiana

10 V4 V5 V6 V7

11 RNA interferente y técnicas asociadas

12 RNA interferente (RNAi): control de la expresión de un gen

13 sirnas (plants) Nucleus Cytoplasm RDR6 or RDR1 // RNA pol II AGO1 21- or 22-nt RISC DCL2 or DCL4 CAP (A)n HEN1 CAP (A)n mrna levels decreased

14 mirnas Nucleus Cytoplasm Pol II DCL1 RISC Mature mirna CAP (A)n DCL1 HEN1 HASTY CAP (A)n mrna levels decreased

15 Injertación Vástago no GM Injerto Portainjerto GM

16

17 Silenciamiento a larga distancia dependiente de RNA Virus

18 Metilación dependiente de RNA Metilación

19 Edición de genomas por nucleasas

20 Edición de Genomas por Nucleasas

21 Site Directed Nuclease type 1 SDN1 Site Directed Nuclease type 2 SDN2 Site Directed Nuclease type 3 SDN3

22

23 Nucleasas de dedos de Zinc (ZFNs)

24 TALEN: transcription activator-like efector nucleases (nucleasas efectoras tipo activador de transcripción)

25 CRISPR/cas clustered regularly interspaced short palindromic repeats Un sistema (immune) adaptativo en bacterias por ejemplo: Streptococcus pyogenes cas lider repeat protospacer +

26 Estudio zona de edición gen SWEET vides VvSweet4 Guía 1 sitio de corte Partidor Sentido ATCTCCATCTTCTTCTCCTGTCTTTTCTCTTTCACGGTCTGTTTTTCGTTCTTGTTTTGAAAATGACTGGAGCAGACACGGCTCGGACTGTGATTGGTATTATTGGTATGTTCTTTA TTTTGAGCCTTTTGCGTTTTGGACGGTATGCTTTTCTCGTTTGGTTAGGAAGAAAATTAGGTGGGAAAAGAAAACTCAAGATCTTCTGGTGAAGTTCTTGCTGTGAAGTTTTTCTTCT TTCTCATTAATGTTGAGATCATAACTAACCTTTTTTTTTTTCTCTCGGTACAGGGAATGTCATCTCCTTCGCACTATTCGCCTCTCCGTCGTACGTCTTTGATCACTATAACGAGGGG CTAACTTTTTCTTGCTATCCAAACAAGATTAGTTAACTGCTCGGAAGAGAAGATTTGGATTTTTTTTTTCCTTTTTTATTTTGTTTTGTTAATAATTAAATTGAAGCGATTGTATGTG TTTATGGTTGCAGTCCAACATTTTGGAGAATATGGAAGAAGAGATCAGTGGAGGAGTTCAGTCCAGATCCGTACCTAGCCACAGTGATGAACTGCATGTTTTGGATCTTCTATGGACT ACCAGTAGTCCATCCAAACAGTACTCTGGTGGTGACCATCAACAGCATTGGGCTTGCAGTCGAGTTGATTTACCTCACCATCTATTTCGTATTTGCTCCCAACAAAGGCCGGGTATGC GTCAAATCATTTCATTCTTCTCTTTAACTTACTTCCCATCTGAACCGAATGAATATGAATACGAATCACAGGTTGTTAGGTTGTTGAAAATTGAAATCCAATATGGGTTATGGGTAAC GTCATGAATCATGATTGGATATATGATTACGTCATGAATCATGATTGAATTTTAAATTTTAGAGTTCGTTTGATAGTGATTTAATTTGAGTTGTTTGATATAATAATGTTTGTTATCT ACATTGATTTGAATATGACTATGGCTTTTACAATATTTTTTTATTAATTATATTTCATATATTTTTTTTGGGCAAAGATGTATTATCTTTGATGATTTTATATACTATATATTTGATC GGTGAATATATGAAATTTAAATTATTTTTAAAGGATTCTTATTTATACTTTTCTTGAGAACAAGTAGTAGTGATATCAAACATAATCCCTTTTGATTAGGATAAAGATATGAGTAAAG AGAGTTTCATGTTGAATTTGGATTTTTTTGGGCTCGATTAATTATTATTAATAGAAAAGAAATCATGATATACCATATCAAAGACAATCCCCTTTGATTAAAATAAAGATACGAGTAT GAAGGGTTTCACTTTGAATTTGGATTTTTTTGGACTCTTGCTATTAATTGTTAGAAAAGAAATCATGATATACCATTTTAGATACTATCTTTGATCAATGAATATATGAAATTTAAAT TATTTTTAGGAATTCAGAGGATTCCTATTTTATATGGAAACTTTTTTTTTTTGGATTTATAGTACTGATATCAAACAAAATCCCCTTTGATTAAAATAAAAATACGGGTATGGAAGGT TTTTTGGATTTTTTTGGACTCTTGCAATTGATTGTTATTAATAGAAAAGAAATCTCACTGTTATCCTTTTAATCTTCATGGCTGTAAATCGATATCAGATAGAGTCCAGGAAGGTTTT ATTTATAGTAAATAAATCATATTGTTATTGTTTGAATCTTCATGGGATACGGCTTGGTTGGTATGCAGTTGAAGGTAATAGGTGTGCTTTGCCTGGAATTG VvSweet4 Editado Partidor Antisentido Guía 2 sitio de corte G16 TCACGGTCTGTTTTTCGTTCTTGTTTTGAAAATGACTGGAGCAGACACGGGAAGGTTTTATTTATAGTAAATAAATCATATTGTTATTGTTTGAATCTTCATGGGATACGGCTTGGTTGG G2, G7, G9 TCACGGTCTGTTTTTCGTTCTTGTTTTGAAAATGACTGGAGCAGACACGGGAAGGTTTTATTTATAGTAAATAAATCATATTGTTATTGTTTGAATCTTCATGGGATACGGCTTGGTTGG G14, G15 TCACGGTCTGTTTTTCGTTCTTGTTTTGAAAATGACTGGAGCAGACACGGGAAGGTTTTATTTATAGTAAATAAATCATATTGTTATTGTTTGAATCTTCATGGGATACGGCTTGGTTGG G18, G19, G21, G22, G23 TCACGGTCTGTTTTTCGTTCTTGTTTTGAAAATGACTGGAGCAGACACGGGAAGGTTTTATTTATAGTAAATAAATCATATTGTTATTGTTTGAATCTTCATGGGATACGGCTTGGTTGG G25 TCACGGTCTGTTTTTCGTTCTTGTTTTGAAAATGACTGGAGCAGACACGAGGAAGGTTTTATTTATAGTAAATAAATCATATTGTTATTGTTTGAATCTTCATGGGATACGGCTTGGTTGG

27 El entorno

28

29

30 Terapéutica

31 Agricultura

32 La perspectiva (CRISPR)

33 CRISPR/Cas: Una tecnología de impacto mayor en salud CRISPR-Cas se usa como Sistema de edición (Doucha y Carpentier) US llama a moratoria para uso en embriones humanos US-NIH aprueba primer ensayo clínico CRISPR- Cas contra cáncer Se aprueba el uso de CRISPR para cambios permanentes en embriones humanos (UK) Se encuentran secuencias repetidas interespaceadas agrupadas en genomas de bacteria (Mojica et al.) Se demuestra que CRISPR Cas funcionan como sistema bacteriano antifagos (Barrangou y Horvath) Se establece funcionamiento de grnas y Cas (Deltcheva et al.) CRISPR-Cas se usa en ratón y células humanas (Zhang et al.) Se encuentra Cpf1, una nuclease más precisa que Cas (Zhang et al.) Se establece el término CRISPR y se determina Cas9 (Jansen et al.) Descubrimiento Aplicación Uso en humanos / optimización

34 Octubre 2017 Cas 9 modificada para cambiar residuos AT a GC (Oct 4) // Tecnología Base Editing Cas 13: edición de RNA por reemplazo de residuos A por I (Oct 25) // Tecnología REPAIR ; Cas 13 modificada para edición de RNA (Oct 25)

35 Regulaciones

36 Alcance del cambio genético Inserción de DNA exógeno Transgenia RNAi Injertación Agroinfiltración Intragenia Cisgenia SDN3 Cambio discreto en DNA SDN2 SDN1 ODM Sin cambio en DNA No OGM Nueva combinación de material genético OGM

37 Regulación NBTs

38 Regulación NBTs (enfoque Chile) Categoría 1: Introducción transitoria del ADN durante un paso intermedio del desarrollo del producto final. El producto final es similar y no se distingue de los productos desarrollados por mejoramiento convencional. Foco en: Categoría 2: Introducción estable del ADN durante un paso intermedio del desarrollo del producto final. El producto final es similar y no se distingue de los productos desarrollados por mejoramiento convencional. Categoría 3: Integración estable del ADN El producto final es similar a un transgénico, salvo el caso del uso de genes de la misma especie (cisgenia)

39 Muchas gracias!