Modelos de experimentación: OMG                             Jornada TOX®       Barcelona, 01/02/2013© Parc Cientí de Barce...
1.- Aspectos básicos© Parc Cientí de Barcelona             fic
Definiciones                         OMG: cualquier organismo cuyo material genético ha sido modificado                  ...
Actividad                         Tipos de actividades: se agrupan en tres categorí :                                    ...
Actividad                         Utilización confinada                           Cualquier actividad por la que se      ...
Actividad                         Liberación voluntaria                           La introducción deliberada en el medio ...
Actividad                         Comercialización                           Todo acto que suponga una entrega a         ...
Riesgo                         Tipos de Riesgos: tiene relación con su posible liberación al medio                       ...
Variedades                         Tipos de OMGs: según el organismo sujeto a modificación:                             ...
2.- OMGs y productos agroalimentarios© Parc Cientí de Barcelona             fic
Productos agroalimentarios                         OMGs conocidos desde siempre                         Trigo antiguo: 1...
Productos agroalimentarios                         La generación de una planta                          transgénica const...
Productos agroalimentarios                         Plantas resistentes a insectos: proteína                          Bt p...
Productos agroalimentarios                         Estimación de la superficie total de variedades OMG en España:        ...
3.- OMGs y productos farmacéuticos© Parc Cientí de Barcelona             fic
Productos farmacéuticos                         OMGs conocidos desde siempre                         Pan, bebidas alcohó...
Productos farmacéuticos                         La generación de un microorganismo transgénicowww.pcb.ub.es/sea-pcb
Productos farmacéuticos                         Investigación básica: modelo experimental                         Biofac...
Productos farmacéuticos                         Vacunas de uso humano: hepatitis A y B, meningitis B, influenza,         ...
4.- OMGs y modelos animales© Parc Cientí de Barcelona             fic
Animales                         OMGs conocidos desde siempre                         Producción de leche: de <1.000 a 1...
Animales                         Microinyección pronuclear                         Gene targeting en células ES         ...
Animales                         Biomateriales: gusano de seda                         I+D básica: modelos de patologí  ...
Modelos: diabetes                        Investigación en diabetes: 230 modelos publicados                            Tip...
Modelos: oncologí                                                                                                         ...
Modelos: oncologí                                                                                                         ...
Modelos: cardiovascular                        Investigación en cardiovascular                            Procedimientos ...
Modelos: cardiovascularwww.pcb.ub.es/sea-pcb
Modelos: obesidad                        Investigación en obesidad:                            Genética:                 ...
Modelos: neurodegeneración                        Investigación en neurodegeneración:                                Enve...
Modelos: IBD                        Investigación en IBD: enfermedad de Crohn y colitis ulcerativa                        ...
Modelos: respiratory disease                        Evaluación toxicidad por vía respiratoria, asma, EPOC, tabaquismo,…www...
Modelos: ADME                        Aplicaciones                            Biodistribución                             ...
Modelos: Drug Delivery                               Figure 3. Analysis of hydrogel                                       ...
Avances en biomedicina                        1900s   •Local anesthetics (D, Rb)                   1970s   •CT diagnosis (...
E-mail: praal-pcb@pcb.ub.cat                        Phone: +34 934 037 008                        Fax: +34 934 034 766    ...
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Organismos modificados geneticamente (X. Cañas)

  1. 1. Modelos de experimentación: OMG Jornada TOX® Barcelona, 01/02/2013© Parc Cientí de Barcelona fic
  2. 2. 1.- Aspectos básicos© Parc Cientí de Barcelona fic
  3. 3. Definiciones  OMG: cualquier organismo cuyo material genético ha sido modificado de una manera que no se produce de forma natural en el apareamiento o en la recombinación natural, siempre que se utilicen las técnicas que reglamentariamente se establezcan (Ley 9/2003):  Micro y macroinyección y microencapsulación  Recombinación por vectoreswww.pcb.ub.es/sea-pcb  Fusión celular
  4. 4. Actividad  Tipos de actividades: se agrupan en tres categorí : as  Utilización confinada.  Liberación voluntaria.  Comercialización.www.pcb.ub.es/sea-pcb
  5. 5. Actividad  Utilización confinada Cualquier actividad por la que se modifique el material genético de un organismo o por la que éste, así modificado, se cultive, almacene, emplee, transporte, destruya o elimine, siempre que en la realización de tales actividades se utilicen medidas de confinamiento, con el fin de limitar su contacto con la población y el medio ambiente.www.pcb.ub.es/sea-pcb
  6. 6. Actividad  Liberación voluntaria La introducción deliberada en el medio ambiente de un organismo o combinación de OMGs sin que hayan sido adoptadas medidas especí ficas de confinamiento, para limitar su contacto con la población y el medio ambiente y proporcionar a éstos un elevado nivel de seguridad.www.pcb.ub.es/sea-pcb
  7. 7. Actividad  Comercialización Todo acto que suponga una entrega a terceros, a título oneroso o gratuito, de OMGs o de productos que lo contengan.www.pcb.ub.es/sea-pcb
  8. 8. Riesgo  Tipos de Riesgos: tiene relación con su posible liberación al medio ambiente:  Sanitarios: resistencia a antibióticos, alergenicidad  Ecológicos: afectación a la biodiversidad, cruzamiento lejano, contaminación genéticawww.pcb.ub.es/sea-pcb
  9. 9. Variedades  Tipos de OMGs: según el organismo sujeto a modificación:  OMGs y productos agroalimentarios  OMGs y productos farmacéuticos  OMGs y modelos animaleswww.pcb.ub.es/sea-pcb
  10. 10. 2.- OMGs y productos agroalimentarios© Parc Cientí de Barcelona fic
  11. 11. Productos agroalimentarios  OMGs conocidos desde siempre  Trigo antiguo: 120 cm, 800 Kg/Ha; trigo moderno: 80 cm, 7.000 Kg/Ha  1983, primera planta transgénica, tabaco, resistente a antibióticoswww.pcb.ub.es/sea-pcb
  12. 12. Productos agroalimentarios  La generación de una planta transgénica consta de 2 etapas:  Transformación  Regeneraciónwww.pcb.ub.es/sea-pcb
  13. 13. Productos agroalimentarios  Plantas resistentes a insectos: proteína Bt producida por la bacteria B. thuringiensis.  Plantas resistentes a herbicidas: gen que produce resistencia al glifosato.  Plantas con mejor conservación: gen que alarga el periodo de conservación y almacenamiento.www.pcb.ub.es/sea-pcb  Alimentos transgénicos: Maí resistente z al glufosinato y al “taladro”.
  14. 14. Productos agroalimentarios  Estimación de la superficie total de variedades OMG en España:  2009: 79.705,96 Ha  2010: 76.574,75 Ha  2011: 97.325,72 Hawww.pcb.ub.es/sea-pcb
  15. 15. 3.- OMGs y productos farmacéuticos© Parc Cientí de Barcelona fic
  16. 16. Productos farmacéuticos  OMGs conocidos desde siempre  Pan, bebidas alcohólicas, lácteos  1843, primera patente de un organismowww.pcb.ub.es/sea-pcb
  17. 17. Productos farmacéuticos  La generación de un microorganismo transgénicowww.pcb.ub.es/sea-pcb
  18. 18. Productos farmacéuticos  Investigación básica: modelo experimental  Biofactorías: producción de proteí nas, vacunas, hormonas,..  Alimentación: producción de aminoácidos, enzimas, aditivos  Biorremediación: degradadoreswww.pcb.ub.es/sea-pcb
  19. 19. Productos farmacéuticos  Vacunas de uso humano: hepatitis A y B, meningitis B, influenza, enfermedad de Lyme, cólera, tos ferina, gripe.  Vacunas de uso animal: Aujeszky, PRRS (porcino), Newcastle (aviar)  Hormonas: Ins, GF, hCG, LH, FSH, glucagon, calcitonina, tirotrofina  Citoquinas: IL1, 2 y 10, IFNα, β y γ  Pro/anti coagulantes: factores VIIa, VIII i IX; hirudina, FAPTwww.pcb.ub.es/sea-pcb  Hematopoyéticos: eritropoyetina, G-CSF, GM-CSF  Enzimas: alfa-1-antitripsina  Anticuerpos recombinantes: anti IgE, anti TNF, anti IL2
  20. 20. 4.- OMGs y modelos animales© Parc Cientí de Barcelona fic
  21. 21. Animales  OMGs conocidos desde siempre  Producción de leche: de <1.000 a 11.000 Kg/lact..  1996, primera clonación de mamíferoswww.pcb.ub.es/sea-pcb
  22. 22. Animales  Microinyección pronuclear  Gene targeting en células ES  Mutagénesis inducidawww.pcb.ub.es/sea-pcb
  23. 23. Animales  Biomateriales: gusano de seda  I+D básica: modelos de patologí as  Terapéuticos: productores de leche con proteínas de interés terapéutico  Alimentación: salmones transgénicos  Transplantes: válvulas cardí acas, piel, islotes pancreáticos  Comercialización: mascotas modificadaswww.pcb.ub.es/sea-pcb
  24. 24. Modelos: diabetes Investigación en diabetes: 230 modelos publicados  Tipo I, IDDM:  Físicos: ablación quirúrgica de pancreas  Químicos: STZ  Biológicos: BB rat, KDP rat, NOD mice, autoinmune  Tipo II, NIDDM:  Físicos:  Químicos: ALO, STZ+NA  Biológicos: HFD, HKD, GK rat, Zucker rat, ob/ob mice, db/db micewww.pcb.ub.es/sea-pcb
  25. 25. Modelos: oncologí a Oncología  Crecimiento tumoral  Metabolismo tumoral  Angiogénesis tumoral Confirmation of bioluminescence & micrometastasis: sc injection of PC-3M-luc Experimental bone metastasis model: ic injection of PC-3M-lucwww.pcb.ub.es/sea-pcb Inoculation of C17.2 LacZ-luc stem cells in the LH of the brain. Que et al, LUMC, Leiden, Netherlands Monitoring drug treatment and relapse in vivo: PC-3M-luc-C6 orthotopic prostate model
  26. 26. Modelos: oncologí a Subcapsular space of kidney Figure 1. Imaging approaches of the two assessed techniques. From left to right:  macroscopic,  surgical,  histopathological Subperitoneal space at the inner wall of the abdomen  molecular Day 0 Day 2 Day 10 Day 18 CV d.a.a. SH CV SH SH + Q Upper right panel: kinetics of the tumour growth during H/E the 3-weeks period. SH + Qwww.pcb.ub.es/sea-pcb Lower panel: histopatholog. studies of the tumours. Figure 2. 3-week period molecular imaging from xenografted mice. Three different sort of Figure 3. Upper left panel: tumours removed from xenografted tumours cells (CV, SH, and SH+Q) were mice. Three different sort of tumours cells (CV, SH, and SH+Q) injected within the subperitoneal layer at the were injected within the subperitoneal layer at the inner wall of the inner wall of the abdomen. abdomen.
  27. 27. Modelos: cardiovascular Investigación en cardiovascular  Procedimientos quirúrgicos  Estenosis aórtica  Oclusión coronaria LAD  Administración de fármacos u otras substancias  Ateroesclerosis: HCD  HAE: angiotensina II  Selección de mutaciones espontaneas  Alteraciones genéticas dirigidas  APOE-tg  Modelos:www.pcb.ub.es/sea-pcb  Células aisladas y cultivos celulares  Preparaciones en baños de órganos y tejidos  Sistema de Langendorff
  28. 28. Modelos: cardiovascularwww.pcb.ub.es/sea-pcb
  29. 29. Modelos: obesidad Investigación en obesidad:  Genética:  Monogénica: fat, ob/ob, db/db, tubby, agouty, mahagony rat and mice  Poligénica: NZO, KK/Ay, du6, F, TSOD mice  Modificada genéticamente:  UCP-1, -2, -3, -4 Kos mice  Lept-r mice  Inducida por dieta  HFD, HCDwww.pcb.ub.es/sea-pcb  Cafeteria diet
  30. 30. Modelos: neurodegeneración Investigación en neurodegeneración:  Envejecimiento: natural o acelerado (SAM)  Parkinson: MPTP / Ác. Kaínico / 6OH-Dopamina  Isquemia: Quirúrgica o Tratamiento con Endotelina-1  Alzheimer: APPSWE / APPSWE-tau, Tau, APOE4 mice  Esclerosis lateral amiotrófica (ELA): SOD1 Isquemia cerebral: daño en córtex Epilepsia en ratawww.pcb.ub.es/sea-pcb Bruker Medical and C. Ferris, K.Lahti, D. Olson, & J. King.Psychiat. Dept, Univ. Massachusetts, Worcester, Mass. USA
  31. 31. Modelos: IBD Investigación en IBD: enfermedad de Crohn y colitis ulcerativa  Afectación de la integridad del epitelio  Colitis inducida por DSS / TNBS / oxazolona  DN N-cadherin transgenic mice/keratin 8−/− mice  Multiple drug resistant (MDR1) gene deficient mice  IKK-γ (NEMO)/IKKαβ deficiency in intestinal epithelial cells  SAMP1/YitFc (SAM-P) mice  Respuesta inmune innata alterada  STAT3 deficiency in myeloid cells  A20 deficient mice  Respuesta inmune adaptativa alteradawww.pcb.ub.es/sea-pcb  Químic: ALO, STZ+NA  TNFΔARE MICE  CD45RBHi transfer model  STAT4 transgenic mice  IL-10/CRF2-4 deficient mice  TCRα chain−/− mice
  32. 32. Modelos: respiratory disease Evaluación toxicidad por vía respiratoria, asma, EPOC, tabaquismo,…www.pcb.ub.es/sea-pcb inExpose, Scireq, Canada, 2008
  33. 33. Modelos: ADME Aplicaciones  Biodistribución Malaria parasite migration in mosquito S. Yoshida, Dept. Infection and Immunity, Saimata, Japanwww.pcb.ub.es/sea-pcb Time-delayed fluorescence with optycal nanopaticles. Le Masne de Chermont et al, PNAS (2007) May
  34. 34. Modelos: Drug Delivery Figure 3. Analysis of hydrogel A B degradation. The fluorescent 1.4 Biodegradation of system1 (14 days) 1.4 Biodegradation of PolyDGlu(Cys)0.12--DyLight800 (4 days) Biodegradation of non-attached DyLight800 (4 days) Biodegradation of non-attached DyLight800 (4 days) 1.2 1.2 probe alone was non- Fluorescence counts Fluorescence counts 1.0 1.0 accountable in 4 days. When 0.8 0.6 0.8 0.6 assessing both delivery systems, 0.4 7 days 0.4 the complete degradation period 9 days 0.2 4 days 14 days 0.2 4 days 11 days 0.0 0.0 was longer for DDS1 (14 days, in 24 48 72 96 0 0 4 8 2 6 0 4 8 2 6 0 4 24 48 72 96 0 0 4 8 2 6 0 4 8 2 6 0 4 12 14 16 19 21 24 26 28 31 33 36 38 12 14 16 19 21 24 26 28 31 33 36 38 Time (h) Time (h) B, left panel), than for DDS2 (4 days, in B, right panel). Figure 1. Short-term hydrogel degradation time- Figure 2. Long-term hydrogel degradation time- course. course. Non-attached DDS1 DDS2 Non-attached DDS1 DDS2 Non-attached DDS1 DDS2 Non-attached DDS1 DDS2 0 4 0 7 0,1 6 1 9www.pcb.ub.es/sea-pcb 1 8 2 11 2 24 4 14
  35. 35. Avances en biomedicina 1900s •Local anesthetics (D, Rb) 1970s •CT diagnosis (Ck) •Corneal transplant (Rb) •Chemotherapy (M) 1910s •Blood transfusion (D, Rb, GP) •Antiulcerant pharm. (D, r) •Inhalant asthma therapy (Rb, GP) •Insulin (D, Rb, M) 1920s •Distemper vaccine (D) 1980s •Neonatal vital suport (Mk) •Modern anest. (M, D, C, Rb, r) •Antireject pharm. (Mk, D, Rb, M) 1930s •Diphteria vaccine (Mk, Rb,GP) •Hepatitis vacc. (Mk) •Anticoagulants (D, Rb, GP, M) •Antiviral pharm. (Mk, Rb, GP, r, M) 1940s •Renal dialysis (Mk, G, Rb, GP) •Meningitis vacc. (M) 1990s •Antibiotics (M) •Antidepression pharm. (r) •Whooping cough vacc. (Rb, M) •AIDS therapies (Mk, M) •Artificial lung (D) •Breast/prostate cancer ther. (D, r, M) 1950s •Hip trasplant (S, D) 2000s •Leukaemia/Lymphoma ther. (Mk, M) •Kidney trasplant (D) •Alzheimer vacc. (M) •Cardiac pacemaker (D) •Malaria vacc. (Mk, M)www.pcb.ub.es/sea-pcb •Polio vacc. (Mk, M) •Gene therapies (M) •Hypertension pharmacs (D, C, r, M) •Heart valves transplant (Cw, D, Rb, GP) 1960s •Measles vacc. (Mk) •Coronary by-pass (D) •Mental diseases pharm. (Rb, GP, r) •Heart transplant (D)
  36. 36. E-mail: praal-pcb@pcb.ub.cat Phone: +34 934 037 008 Fax: +34 934 034 766 Web: www.pcb.ub.es/sea-pcbwww.pcb.ub.es/sea-pcb
  37. 37. Animal Research Saves Liveswww.pcb.ub.es/sea-pcb

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