ARTICULO GUIA (TRABAJO FINAL 26 DE MAYO 2010)

1. Animales transgénicos, presente y futuro 1
1
Animales transgénicos, presente y futuro
Transgenic animals, present and future
González, G. ¹
RESÚMEN
La investigación actual en bioingeniería de animales, se orienta hacia el interés
particular de aumentar el conocimiento sobre su genética y fisiología, a través del
estudio de rasgos complejos controlados por muchos genes y del proceso
biológico en cual participan, además, es importante conocer la interrelación con
otros genes. Una vez se conoce sus funciones, se aplican técnicas de
transferencia de genes, con el objeto de expresar caracteres en animales que
representen beneficios para la producción agropecuaria y de material biológico de
alto valor Industrial y medico. En la actualidad, se utilizan animales como
biorreactores en la producción de proteínas plasmáticas, producción de
anticuerpos, modelos para enfermedades en humanos y hasta xenotransplantes
de órganos porcinos a pacientes humanos.
PALABRAS CLAVES: Bioingeniería, transferencia de genes, biorreactores,
xenotransplantes.
1
D.M.V. Coordinador de Investigación, Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, FUSM
González, G.

2. Animales transgénicos, presente y futuro 2
ABSTRACT
The current investigation in bioengineering of animals is orientated towards the
particular interest of increasing the knowledge on genetics and physiology across
the study of complex features controlled by many genes and the biological process
in which they take part; in addition it is important to know the interrelationship with
other genes. Once we know the functions, there are applied techniques of transfer
of genes, in order to express characters in animals that should represent benefits
for the farming production and biological material of high Industrial and medicate
value. At present animals are in use as bioreactors in the production of plasmatic
proteins, production of antibodies, models for diseases in human beings and up to
xenotransplants of porcine organs to human patients.
KEY WORDS: Bioengineering, transfer of genes, bioreactors, xenotransplants
González, G.

3. Animales transgénicos, presente y futuro 3
INTRODUCCIÓN técnica más productiva y
extensamente usada.
Los organismos genéticamente
modificados o más comúnmente Unos de los principales avances
denominados transgénicos son tecnológicos desde la producción
organismos vivos (plantas, animales inicial de transgénicos tanto plantas
o bacterias) manipulados como animales han sido el desarrollo
genéticamente mediante la inserción de métodos para la maduración vitro
de un gen que habitualmente no de oocitos (IVM), en la fertilización
formaba parte de su material vitro (IVF) y el cultivo subsecuente de
genético. La finalidad de esto es embriones inyectados antes de la
proporcionar a la planta o animal transferencia a hembras de recipiente
nuevas características productivas y (Houdebine, 1998; Murray et al. 1999;
hacerlos más eficientes y Rao, 2000; Wall, 2002).
competitivos (Clark, 2002). Cameron Las prácticas en bioingeniería animal
et al. 1994 afirma que la definición de también abren la perspectiva de una
animal transgénico ha sido ampliada producción más abundante de
para incluir los animales que son alimentos y material biológico de alto
resultado de la manipulación valor médico. Los animales
molecular de ADN endógeno transgénicos ofrecen potencialmente
genómico, incluyendo todas las una vía para obtener proteínas
técnicas de la microinyección de ADN terapéuticas (Velander, Lubon,
de células madre embrionarias (ES) Drohan, 1997) y suministrar los
la transferencia de célula y la órganos necesarios para transplantes
producción de ratón 'de golpe de en seres humanos (Lanza, Cooper, y
gracia, en Concordancia con ello Chick, 1997). La manipulación
Chien, 1996; Majzoub y Muglia, 1996; genética permite diseñar modelos
Houdebine, 1998; Houdebine, 2002; animales con el fin de estudiar y
Murray et al. 1999; Rao, 2000; reproducir los síntomas de
Felmer, 2004 confirman que la enfermedades humanas como la
Transgénesis es un procedimiento en fibrosis cística y el enfisema pulmonar
el cual un gen o la parte de un gen de (Wilmut, 1998). Sin embargo, en la
un individuo son incorporados al actualidad , aparte de la producción
genoma del otro, la técnica de productos farmacéuticos, los
transgénesis proviene de principios objetivos de la transgénesis animal
de los años 80, cuando varios grupos han sido los mismos objetivos que
de investigación relataron el éxito en para la genética cuantitativa y la cría
la transferencia génica y el desarrollo selectiva: la producción eficiente (la
de ratones transgénicos (Gordon et eficacia de conversión alimenticia, la
al. 1980; Palmiter et al. 1982; Murray resistencia a las enfermedades
et al. 1999), a partir de la técnica de parasitarias, mejorar el índice de
microinyección de ADN en el crecimiento en condiciones de
pronúcleo de cigotos, esta ha sido la producción normales), la seguridad
González, G.

4. Animales transgénicos, presente y futuro 4
de alimentos (la resistencia a investigación con transgénicos se ha
encefalopatías esponjiformes extendido para el beneficio de la
transmisible (TSEs), donde los salud humana y el mejoramiento de la
resultados son preocupantes; mirar producción pecuaria (Van Reenen et
Houston et al., 2003) al., 2001).
Usando tecnología transgénica en el
ratón, como el ARN de antisentido
que codifica transgénesis, es ahora
posible añadir un nuevo gene al
genoma, aumentar el nivel de
expresión o cambiar la especificidad
de tejido de expresión de un gen, y
disminuir el nivel de síntesis de una
proteína específica. El retiro o la
alteración de un gen existente vía la
nueva combinación homóloga
requirieron el empleo de células ES y
fueron limitados con el ratón hasta el
advenimiento de transferencia
nuclear que reproduce
procedimientos (Houdebine, 1998; FIGURA 1. Dolly: El primer mamífero
Murray et al. 1999; Rao, 2000). Sin clonado por transferencia nuclear desde una
embargo, a pesar de los esfuerzos de célula adulta.
muchos laboratorios, no se han
descrito aún células madre
embrionarias en otras especies METÓDOS DE TRASGÉNESIS
distintas al ratón (Stice, 1998), lo que
ha frenado muchas aplicaciones
potenciales de esta tecnología en Transformación genética mediante
animales de granja. Esta situación se microinyección
revirtió recientemente después del
nacimiento de Dolly (Figura 1), el Niemann y Kues 2000 definen a la
primer animal obtenido por microinyección como la inyección
transferencia nuclear de una célula física de una solución de ADN en el
adulta (Wilmut et al., 1997). Sin pronúcleo de un cigoto. Los primeros
embargo, Polly la primera oveja animales transgénicos fueron
transgénica obtenida por producidos hace ya casi 30 años
transferencia nuclear (Schnieke et al., mediante la microinyección de ADN
1997), y George y Charlie, los viral (SV40) en la cavidad del
primeros terneros transgénicos blastócele de embriones de ratón
obtenidos de la misma forma (Cibelli (Jaenish y Mintz, 1974). En contraste,
et al., 1998), son los que han con estudios de transferencia
marcado el curso de las nucleares, los experimentos de
investigaciones en este campo y microinyección de ADN primero
conducirán el camino en el futuro. La fueron realizados en el ratón
González, G.

5. Animales transgénicos, presente y futuro 5
(Izquierdo, 2001).En la década del 80 vacas y ratas. En vertebrados
ocurrió un importante avance en la inferiores e invertebrados, el
tecnología de animales transgénicos pronúcleo no puede ser visualizado y
que marcó el curso de la el ADN debe ser inyectado en el
investigación en este campo por al citoplasma. Este acercamiento ha
menos dos décadas. Gordon et al., demostrado que es bastante eficiente
1981 describieron una técnica donde para salmónidos. Rokkones et al.,
el ADN desnudo fue inyectado en el 1998 trasfirió un gen de una
pronúcleo de un ovocito de ratón metaloproteína humana a huevos de
recientemente fertilizado, el que salmón fertilizado.
posteriormente se transfirió a
hembras receptoras sincronizadas, Microinyección pronuclear
este experimento demostró que era
posible usar un plásmido Van Reenen et al., 2001 afirma, Con
recombinante como vector para esta tecnología copias múltiples de
transferir genes foráneos un gen externo son introducidas en el
directamente hacia el embrión. El pronúcleo de un óvulo o huevo
ADN inyectado de esta forma se fertilizado y es el método mas
integró en el genoma y pudo ser utilizado para la generación de
heredado por la descendencia de los trangénicos en animales domésticos.
animales transgénicos fundadores. Algunas de las manipulaciones que
Esto conllevo el acercamiento de La se dan en esta metodología son:
microinyección de embriones con el Colección y maduración in Vitro de
ADN para generar ganadería oocitos, Fertilización in Vitro de los
transgénica. La experimentación oocitos antes de la microinyección
preliminar en ratones ha sido un Cultivo in Vitro de los embriones
componente crucial de cualquier después de la microinyección y
experimento de transferencia génico transferencia de los embriones a los
en animales domésticos (Kerr y recipientes. Aquí el ADN es inyectado
Wellnitz, 2003). en un cigoto fertilizado, el estado
La microinyección también es un genético es confirmado después del
método probado y relativamente nacimiento y sólo una pequeña
simple para introducir el ADN en proporción de animales nace con la
gusanos (Mello et al., 1991; Mello y modificación genética. Gene target
Fuego, 1995). Además, la (ES cells): Células madre
microinyección es un acercamiento embrionarias (disponibles sólo en el
muy eficaz a la interferencia de ARN ratón), son modificadas in vitro y
y puede ser usado entregar mRNAs luego microinyectadas en
sintético u otras moléculas blastocistos, la modificación genética
directamente a células (Kimble et al., es transmitida por un ratón quimérico.
1982; Bossinger y Schierenberg, Transferencia nuclear: Las células
1992; Evans et al., 1994). donantes de núcleo son primero
transformadas y seleccionadas previo
a la transferencia nuclear, todos los
Este método fue ampliado por animales que nacen son transgénicos
Hammer et al., 1985 a conejos, y todos los animales transmiten el
cerdos y oveja y más tarde a cabras,
González, G.

6. Animales transgénicos, presente y futuro 6
transgen a la descendencia. (Figura 2).
Figura 2. Rutas para la producción de animales transgénicos (tomado de Felmer 2004)
Limitaciones de la microinyección
La técnica de microinyección no ha Los senderos de reparación celulares
sido mejorada desde 1980 y es usada también pueden fragmentarse el
como tal a pesar de sus limitaciones ADN, separando la codificación de
fundamentales. De verdad, la regiones de promotores antes de la
microinyección es seguida de una integración (Murnane et al. 1990). La
integración mal controlada de ADN eficacia de esta técnica es inferior o
que conduce a una producción mucho más baja en animales grandes
variable de animales transgénicos y ya que la manipulación de embrión es
la expresión a menudo imprevisible más costosa y la integración de ADN
del transgenes. (Houdebine, 1998) foráneo es menos frecuente.
El método confía en la integración La ineficiencia de este proceso es
arbitraria del ADN transgénico vía el costosa, además hay pérdida
reclutamiento de senderos de deliberada de tiempo. Se tiene una
reparación de ADN celulares y deja estimación de 500,000 dólares
un proceso sumamente ineficaz con (EE.UU) para generar una vaca que
las tarifas de éxito de sólo el 1-4 %. expresa un transgen (Wall et al.
1992). Además no hay ningún control
del sitio de inserción o el número de
González, G.

7. Animales transgénicos, presente y futuro 7
las copias del transgen insertado en investigadores como los medios de
el genoma, ambos de cual puede alterar la DNA adentro de un
variar enormemente entre individuos organismo vivo.
del mismo experimento.
Transposones y retrovirus tienen la
A pesar de todas estas desventajas el capacidad natural de integrarse en
proceso todavía es usado generar diferentes genomas bastante
animales transgénicos (Baldassarre diferente. Los vectores, transposones
et al. 2003; Behboodi et al. 2001) y y retrovirus al principio son
está siendo mejorado por el empleo transformados para retirar sus genes.
de tales técnicas como el coinyección Esto previene una diseminación
de enzimas de restricción con el ADN incontrolada del vector y crea el
para mediar la incorporación del espacio para introducir los genes de
transgen en el cromosoma (Thermes interés (Houdebine 2002)
et al. 2002).
Houdebine 2002 reportó tres
Uso de transposones o virus aplicaciones generales: transgénesis
retrovirales de la línea germinal, transgénesis de
la célula somática/terapia del gene, y
Los trasposones son descubiertos por mutagénesis al azar. además los
Barbara McClintock Nobel en 1983 , transposones son también una
son secuencias de DNA que pueden herramienta ampliamente utilizada
moverse en diversas posiciones para la mutagénesis en melanogaster
dentro del genoma de una célula, del Drosophila, y una variedad amplia
causando un proceso de de bacterias para estudiar la función
transposición. En el proceso, pueden del gene. Una de esas
causar mutaciones y cambiar la transformaciones es la mariner
cantidad de DNA en el genoma. Los mediada por la línea germinal del
Transposones también se llaman los pollo, donde un elemento autónomo
“genes que saltan” o los “elementos activo de la DNA fue inyectado.
genéticos móviles”. Hay una variedad
de elementos genéticos móviles, y Ventajas y limitaciones de los
pueden ser agrupados basándose en transposones
su mecanismo de la transposición. Se
pueden Clasificar los elementos
genéticos móviles de clase I, o los La capacidad de transposones de
retrotransposones, los cuales tiene un entregar un fragmento específico de
movimiento en el genoma por la la DNA en un sitio de la blanco sin la
transcripción del RNA y entonces de alteración de secuencias endógenas,
nuevo obtiene un DNA por con excepción de la inserción del
transcriptasa reversa mientras que vector del transposon, se podía así
los elementos genéticos móviles de la considerar una ventaja. Una
clase II se mueven directamente a desventaja de transgenesis por la
partir de una posición a otra dentro transposición, podría ser el hecho de
del genoma usando un transposasa que las copias múltiples de un
al “corte y empalme”. Los transgene no se pueden integrar en
Transposones son muy útiles a los una posición por transgenesis, y así
González, G.

8. Animales transgénicos, presente y futuro 8
que puede ser difícil en algunos transgenesis. Una de las principales
casos alcanzar la expresión muy alta estrategias es la prevención del
de transgenes con este método. La rechazo de los órganos en los
presencia del transposon proporciona humanos como resultado de la
medios directos de identificar el alelo activación del sistema inmune (Van
del mutante, concerniente a métodos Reenen et al., 2001).
químicos de la mutagénesis. La
inserción de un transposon en un Animales domésticos mejores
gene puede interrumpir a veces la productores. Esto va sujeto a los
función de ese gene de una manera índices de producción como son el
reversible. crecimiento y composición corporal,
conversión alimenticia, calidad y
Otra técnica sumamente eficiente cantidad en la leche, calidad y
para transgenesis recientemente ha terneza en la carne, cantidad de
sido desarrollada basada en el pelaje o de la lana y resistencia a
empleo de vectores lentivirales para enfermedades. Otros aspectos de
transformar oocytes de la vaca y el suma importancia en la transgenesis
cerdo (Hofmann et al. 2003; Hofmann animal contemporánea es la
et al. 2004). Estos vectores son más introducción de genes que codifican
eficientes que la microinyección en la hormona del crecimiento o IGF-1
términos de tarifas de expresión y (Insulin growth factor 1) por otro lado
transformación. Una limitación es que se ha trabajado en la calidad de la
el tamaño del transgene y el promotor lana en ovejas se ha intentado
interno tiene que ser menos de 8.5 modificar mediante la introducción de
kilobytes en el tamaño. genes que son utilizados en la
síntesis de la lana, incluyendo
Utilización en Animales keratina y enzimas utilizadas en la
domésticos síntesis de cisteína e IGF-1, otro es
transferir genes que modulan la
El principal uso en animales respuesta inmune es la principal
domésticos es utilizarlos como estrategia que se está utilizando en el
birreactores con un único y exclusivo área de la generación de animales
interés de expresar proteínas genéticamente modificados para la
biomédicas en el tejido mamario, con resistencia a ciertas enfermedades
la secreción de la proteína exógena (Van Reenen et al., 2001).
en la leche. La colección de la
proteína deseada envuelve la Tecnología de eliminación de
colección de la leche y la purificación genes (gene knock out).
de la proteína de la leche. También
se ha estado aplicando a otros fluidos La modificación genética que
corporales como la orina o sangre conduce a la pérdida de función de
(Van Reenen et al., 2001). otro es un gen, o más comúnmente conocida
animales domésticos como como gen knock out, ha sido utilizada
donadores de órganos extensivamente en el ratón para
(xenotransplantes) Esto envuelve la obtener un mayor entendimiento de la
donación de órganos a partir de función génica y como modelo para
animales “humanizados” por ciertas enfermedades (Shastry, 1998;
González, G.

9. Animales transgénicos, presente y futuro 9
Kolb y col., 1999; Wallace y col., industrial, también creando modelos
2000). de mejora en la productividad o la
resistencia de enfermedades
En la actualidad existen serios humanas y animales, Muchos
problemas en la adquisición de beneficios se pueden derivar del uso
donadores de órganos para de animales genéticamente
transplante en humanos, la modificados, sin embargo debemos
inmunología innata del receptor del trabajar en la regulación del uso de
órgano presenta una fuerte reacción esta tecnología concerniente
de histocompatibilidad, esta es la principalmente al bienestar de los
principal barrera que consiste en el animales.
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