III GRADO EN BIOQUÍMICA
BIOQUÍMICA AMBIENTAL Y BIOTECNOLOGÍA
“BIOTECNOLOGÍA DE ANIMALES”
Ágata Vasconcelos Areguy - Rafael Diego Macho Reyes
1
INDICE DE CONTENIDOS
 Introducción.
 Métodos de Transformación Genética en Animales.
 Líneas de Investigación.
 Biotecnología de los animales de granja.
 Conclusiones
 Bibliografía y Referencias.
INTRODUCCIÓN:
 Las investigaciones en animales transgénicos tuvieron un
gran auge en la década de 1980.
 La ingeniería genética ha revolucionado todos los aspectos
de la investigación biológica y biomédica, con técnicas como
la PCR o la secuenciación de Sanger.
 Los animales transgénicos obtenidos comprenden desde los
animales de granja y peces de consumo hasta especies
como los peces cebra empleados en la investigación del
crecimiento y la morfohistología.
METODOS DE TRANSFORMACION
GENETICA EN ANIMALES
FUENTE: http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0301-732X2004000200002&script=sci_arttext /articulo : TRANGENIC ANIMALS:
PAST, PRESENT AND FUTURE.
LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN :
 Producción de proteínas exógenas en la leche.
 Producción de proteínas exógenas en huevos de aves.
 Producción de proteínas exógenas en la sangre.
Animales utilizados para producción de proteínas
humanas en la leche :
Producción de proteínas exógenas en la leche
El trabajo con ratones transgénicos capaces de hiperexpresar
proteínas exógenas y secretarlas en la leche.
Procedimiento:
•El gen a introducir es una construcción de ADN que contiene una
región promotora y la región codificante para la proteína de interés,
los que se insertan en el genoma en forma artificial mediante los
métodos ya vistos.
Resultado:
•De esta manera se han producido diferentes proteínas de interés
como el activador de plasminógeno tisular humano, la interleuquina-
2 o la uroquinasa.
Urokinasa (H, sapiens)
IL-2
Producción de proteínas exógenas en la leche
Ejemplo:
Un caso muy significativo es la construcción de ratones transgénicos
productores del regulador transmembrana de la fibrosis quística
(CFTR) en su leche.
Procedimiento:
El DNAc del CFTR fue clonado tras la región reguladora del gen de
la ß-caseína, una de las proteínas mayoritarias de la leche. Su caso
es significativo porque demostró la posibilidad de producir proteínas
asociadas a la membrana.
Resultado :
Pero, aunque estén concentradas en la leche y presentan actividad
biológica muy aceptable, el ratón no es un buen sistema
reproductivo.
PROTEÍNAS HUMANAS EXPRESADAS EN LA LECHE DE
ANIMALES TRANSGÉNICOS
Proteínas
Humanas
Aplicación
Médica
Gen origen del
Promotor
Animal
Transgénico
Antitripsina α-1 Inhibidor de proteasa. Tratamiento del
enfisema y de la fibrosis cística.
Gen de la β-lactoglobulina de
oveja
Oveja
Antitrombina III Proteína de coagulación sanguínea. Uso
en corazón abierto.
Gen de la caseína de vaca Cabra
Factor IX Proteína de coagulación sanguínea.
Tratamiento de la hemofilia B.
Gen de la β-lactoglobulina de
oveja
Oveja
Lactoferrina Proteína de transporte de hierro. Aditivo
en nutrición infantil.
Gen de la α-S-caseína de vaca Vaca
Proteína C Anticoagulante. Tratamiento de la
hemofilia y uso en cirurgia.
Gen de la proteína ácida del
suero lácteo de ratón
Cerdo
Activador del
plasminógeno
de tejido
Disolución de coágulos en sangre.
Tratamiento de ataques cardíacos.
Gen de la proteína ácida del
suero lácteo de ratón
Cabra
Fuente: Libro: Animales transgénicos. Cap.10 Terapia Génica
Proteínas exógenas en el huevo de ave:
Objetivo: conseguir menos grasa y colesterol en el huevo de gallina
o el aumento de la resistencia a infecciones en las aves.
Métodos:
- Por analogía con la glándula mamaria de ovejas, cabras o
vacas, la expresión del transgén en la células de oviductos gallinas
mediante la ovoalbúmina que lleva a la acumulación de proteína
exógena en el interior del huevo.
• Difultad : Resultados limitados.
- Micro-inyección de DNA en huevos fertilizados.
• Dificultad: se emplean varios espermatozoides, lo que
hace imposible identificar la carga genética del futuro
zigoto. La entrada en el citoplasma puede causar rechazo
y las estructuras del huevo pueden dificultar la
microinyección.
- Inyectar un transgén en el disco terminal en la región de la yema
donde se quedan los pronúcleos, antes de la formación de la cáscara,
lográndose una línea de pollos transgénicos.
• Dificultad : Camino difícil para llevar a cabo de manera
rutinaria.
- Transferencia de DNA a células del blastodermo, con vectores
retrovirales defectivos em replicación se consigue líneas transgénicas
de pollos y codorniz.
• Dificultad: Por cuestines de seguridad del uso de esos vectores
no se há avanzado em estas pesquisas.
- Transferir ADN a blastodermos o fusionarlos con liposomas y su
replantación con embriones recientes.
• Dificultad: Se han conseguido quimeras, y mediante sucesivos
cruces se consiguen aislar líneas transgénicas.
Producción de proteínas exógenas en la sangre
• Cerdos que expresan hemoglobina humana en su sangre;
Método:
La transgénesis se produce en genes de la α1- globulina y la ßA-
globina humana bajo el control de señales reguladoras de cerdo.
La hemoglobina producida tiene diferentes propiedades a la nativa,
pues puede separarse co facilidad de la porcina mediante
cromatografía. Tiene gran valor para preparación de sangre
sintética.
Animal Producción Tiempo
Cerdo
Adulto 500 hasta 1000g de hemoglobina humana pura por año
BIOTECNOLOGÍA DE LOS ANIMALES DE GRANJA
PROBLEMAS ÉTICOS
LIGADOS A LA BIOTECNOLOGÍA DE ANIMALES DE GRANJA
1) Éticos: los animales son más próximos
a los humanos que las plantas, lo que cuestiona su
manipulación.
2) Riesgo ambiental y en la calidad de la alimentación.
3) Protección animal.
4) Beneficios dudosos y demasiado amplios
(¿consumidor?, ¿productor?, ¿todos?).
5) Efectos nocivos en la economía agraria a medio-corto
plazo por la lucha entre los mercados.
Aplicaciones Biotecnológicas I: mejora de la alimentación
Fitasa (A.niger) Glucanasa
(P.tremula)
Xilanasa
(A.niger)
Suplementos Inmunes
Γ-INF
Aplicaciones Biotecnológicas II: mejora en la producción
Aplicaciones Biotecnológicas III:
mejora de la salud y el comportamiento
Aplicaciones de la Biotecnología IV
http://elalumnodebq.blogspot.com.es/
CONCLUSIONES
 La biotecnología animal emplea recursos de la
bioquímica, biología molecular y genética para la
obtención de productos de interés para el ser humano.
 Este campo estudio tiene más de 30 años.
 Las líneas de investigación y aplicaciones se centran
en la mejora de la alimentación y de la salud tanto de
los animales como de los consumidores.
 Este conjunto de técnicas se enfrentan a serios
problemas éticos por parte de la opinión pública.
BIBLIOGRAFIA:
 http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S0253-
570X2009000200010&script=sci_arttext
 http://www.scielo.cl/scielo.php?
pid=S0301732X2009000300002&script=sci_arttext
 http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0301-
732X2004000200002&script=sci_arttext
 http://elfosscientiae.cigb.edu.cu/PDFs/BA/2006/23/4/BA002304RV271-278.pdf
 Bonneau, Laarveld, “Biotechnology in animal nutrition, physiology and health”,
Livestock Production Science 59 (1999).
 Bulfield, G “Farm Animal Biotechnology”, Tibtech, Enero 2000.
 Imágenes encontradas en Google.
 Para las estructuras de las enzimas se empleó PDB y el programa PDB-
Viewer (1BK1, 1QFX, 1 QJM, 1 TPQ,1KMZ).

Biotecnología Animal

  • 1.
    III GRADO ENBIOQUÍMICA BIOQUÍMICA AMBIENTAL Y BIOTECNOLOGÍA “BIOTECNOLOGÍA DE ANIMALES” Ágata Vasconcelos Areguy - Rafael Diego Macho Reyes 1
  • 2.
    INDICE DE CONTENIDOS Introducción.  Métodos de Transformación Genética en Animales.  Líneas de Investigación.  Biotecnología de los animales de granja.  Conclusiones  Bibliografía y Referencias.
  • 3.
    INTRODUCCIÓN:  Las investigacionesen animales transgénicos tuvieron un gran auge en la década de 1980.  La ingeniería genética ha revolucionado todos los aspectos de la investigación biológica y biomédica, con técnicas como la PCR o la secuenciación de Sanger.  Los animales transgénicos obtenidos comprenden desde los animales de granja y peces de consumo hasta especies como los peces cebra empleados en la investigación del crecimiento y la morfohistología.
  • 4.
    METODOS DE TRANSFORMACION GENETICAEN ANIMALES FUENTE: http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0301-732X2004000200002&script=sci_arttext /articulo : TRANGENIC ANIMALS: PAST, PRESENT AND FUTURE.
  • 5.
    LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN:  Producción de proteínas exógenas en la leche.  Producción de proteínas exógenas en huevos de aves.  Producción de proteínas exógenas en la sangre.
  • 6.
    Animales utilizados paraproducción de proteínas humanas en la leche :
  • 7.
    Producción de proteínasexógenas en la leche El trabajo con ratones transgénicos capaces de hiperexpresar proteínas exógenas y secretarlas en la leche. Procedimiento: •El gen a introducir es una construcción de ADN que contiene una región promotora y la región codificante para la proteína de interés, los que se insertan en el genoma en forma artificial mediante los métodos ya vistos. Resultado: •De esta manera se han producido diferentes proteínas de interés como el activador de plasminógeno tisular humano, la interleuquina- 2 o la uroquinasa. Urokinasa (H, sapiens) IL-2
  • 8.
    Producción de proteínasexógenas en la leche Ejemplo: Un caso muy significativo es la construcción de ratones transgénicos productores del regulador transmembrana de la fibrosis quística (CFTR) en su leche. Procedimiento: El DNAc del CFTR fue clonado tras la región reguladora del gen de la ß-caseína, una de las proteínas mayoritarias de la leche. Su caso es significativo porque demostró la posibilidad de producir proteínas asociadas a la membrana. Resultado : Pero, aunque estén concentradas en la leche y presentan actividad biológica muy aceptable, el ratón no es un buen sistema reproductivo.
  • 9.
    PROTEÍNAS HUMANAS EXPRESADASEN LA LECHE DE ANIMALES TRANSGÉNICOS Proteínas Humanas Aplicación Médica Gen origen del Promotor Animal Transgénico Antitripsina α-1 Inhibidor de proteasa. Tratamiento del enfisema y de la fibrosis cística. Gen de la β-lactoglobulina de oveja Oveja Antitrombina III Proteína de coagulación sanguínea. Uso en corazón abierto. Gen de la caseína de vaca Cabra Factor IX Proteína de coagulación sanguínea. Tratamiento de la hemofilia B. Gen de la β-lactoglobulina de oveja Oveja Lactoferrina Proteína de transporte de hierro. Aditivo en nutrición infantil. Gen de la α-S-caseína de vaca Vaca Proteína C Anticoagulante. Tratamiento de la hemofilia y uso en cirurgia. Gen de la proteína ácida del suero lácteo de ratón Cerdo Activador del plasminógeno de tejido Disolución de coágulos en sangre. Tratamiento de ataques cardíacos. Gen de la proteína ácida del suero lácteo de ratón Cabra Fuente: Libro: Animales transgénicos. Cap.10 Terapia Génica
  • 10.
    Proteínas exógenas enel huevo de ave: Objetivo: conseguir menos grasa y colesterol en el huevo de gallina o el aumento de la resistencia a infecciones en las aves. Métodos: - Por analogía con la glándula mamaria de ovejas, cabras o vacas, la expresión del transgén en la células de oviductos gallinas mediante la ovoalbúmina que lleva a la acumulación de proteína exógena en el interior del huevo. • Difultad : Resultados limitados. - Micro-inyección de DNA en huevos fertilizados. • Dificultad: se emplean varios espermatozoides, lo que hace imposible identificar la carga genética del futuro zigoto. La entrada en el citoplasma puede causar rechazo y las estructuras del huevo pueden dificultar la microinyección.
  • 11.
    - Inyectar untransgén en el disco terminal en la región de la yema donde se quedan los pronúcleos, antes de la formación de la cáscara, lográndose una línea de pollos transgénicos. • Dificultad : Camino difícil para llevar a cabo de manera rutinaria. - Transferencia de DNA a células del blastodermo, con vectores retrovirales defectivos em replicación se consigue líneas transgénicas de pollos y codorniz. • Dificultad: Por cuestines de seguridad del uso de esos vectores no se há avanzado em estas pesquisas. - Transferir ADN a blastodermos o fusionarlos con liposomas y su replantación con embriones recientes. • Dificultad: Se han conseguido quimeras, y mediante sucesivos cruces se consiguen aislar líneas transgénicas.
  • 12.
    Producción de proteínasexógenas en la sangre • Cerdos que expresan hemoglobina humana en su sangre; Método: La transgénesis se produce en genes de la α1- globulina y la ßA- globina humana bajo el control de señales reguladoras de cerdo. La hemoglobina producida tiene diferentes propiedades a la nativa, pues puede separarse co facilidad de la porcina mediante cromatografía. Tiene gran valor para preparación de sangre sintética. Animal Producción Tiempo Cerdo Adulto 500 hasta 1000g de hemoglobina humana pura por año
  • 13.
    BIOTECNOLOGÍA DE LOSANIMALES DE GRANJA
  • 14.
    PROBLEMAS ÉTICOS LIGADOS ALA BIOTECNOLOGÍA DE ANIMALES DE GRANJA 1) Éticos: los animales son más próximos a los humanos que las plantas, lo que cuestiona su manipulación. 2) Riesgo ambiental y en la calidad de la alimentación. 3) Protección animal. 4) Beneficios dudosos y demasiado amplios (¿consumidor?, ¿productor?, ¿todos?). 5) Efectos nocivos en la economía agraria a medio-corto plazo por la lucha entre los mercados.
  • 15.
    Aplicaciones Biotecnológicas I:mejora de la alimentación Fitasa (A.niger) Glucanasa (P.tremula) Xilanasa (A.niger) Suplementos Inmunes Γ-INF
  • 16.
    Aplicaciones Biotecnológicas II:mejora en la producción
  • 17.
    Aplicaciones Biotecnológicas III: mejorade la salud y el comportamiento
  • 18.
    Aplicaciones de laBiotecnología IV http://elalumnodebq.blogspot.com.es/
  • 19.
    CONCLUSIONES  La biotecnologíaanimal emplea recursos de la bioquímica, biología molecular y genética para la obtención de productos de interés para el ser humano.  Este campo estudio tiene más de 30 años.  Las líneas de investigación y aplicaciones se centran en la mejora de la alimentación y de la salud tanto de los animales como de los consumidores.  Este conjunto de técnicas se enfrentan a serios problemas éticos por parte de la opinión pública.
  • 20.
    BIBLIOGRAFIA:  http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S0253- 570X2009000200010&script=sci_arttext  http://www.scielo.cl/scielo.php? pid=S0301732X2009000300002&script=sci_arttext http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0301- 732X2004000200002&script=sci_arttext  http://elfosscientiae.cigb.edu.cu/PDFs/BA/2006/23/4/BA002304RV271-278.pdf  Bonneau, Laarveld, “Biotechnology in animal nutrition, physiology and health”, Livestock Production Science 59 (1999).  Bulfield, G “Farm Animal Biotechnology”, Tibtech, Enero 2000.  Imágenes encontradas en Google.  Para las estructuras de las enzimas se empleó PDB y el programa PDB- Viewer (1BK1, 1QFX, 1 QJM, 1 TPQ,1KMZ).

Notas del editor

  • #5 Microinyección pronuclear: El ADN es inyectado en un cigoto fertilizado, el estado genético es confirmado después del nacimiento y sólo una pequeña proporción de animales nace con la modificación genética. Gene targeting (ES cells): Células embrionarias madre (disponibles sólo en el ratón), son modificadas in vitro y luego microinyectadas en blastocistos, la modificación genética es transmitida por un ratón quimérico. Transferencia nuclear: Las células donantes de núcleo son primero transformadas y seleccionadas previo a la transferencia nuclear, todos los animales que nacen son transgénicos y todos los animales transmiten el transgen a la descendencia. Gene Targeting(ES cells): El ADN se inyecta en el huevo fertilizado, el estado genético se confirma generalmente después del nacimiento y sólo una pequeña proporción de animales nacidos realizar la modificación. La orientación de genes (células ES): Las células madre embrionarias (disponibles sólo en el ratón), se modifican in vitro y luego microinyectaron en blastocistos, la modificación genética se transmite a la descendencia de un ratón quimeric
  • #7 Ovejas producen hasta 35g/L de α1-anti tripsina humana, utilizada en terapia de reemplazamiento en casos de enfisema. La cabra es explotada para producción de proteínas glicosiladas y con una actividad comparable a la obtenida de fuentes humanas. No tiene efecto negativo en la madre ni en su progenie. Vacas Lecheras en media producen anualmente 10.000L de leche con 35g/L de proteína o. Pero, hay algunas dificultad técnicas que aún persisten. Este animal se emplea como biorreactor para producción y secreción de proteínas exógenas a la leche
  • #14 La biotecnología se ha empleado extensamente en la producción animal y presenta múltiples aplicaciones como: 1) Mejorar el crecimiento animal mediante mejoras en la nutrición. 2) Aumentar el potencial de producción. 3) Mejorar el estado de salud general.
  • #15 1) Éticos: los animales son más próximos a los humanos que las plantas, lo que cuestiona su manipulación.   2) Riesgo ambiental y en la calidad de la alimentación.   3) Protección animal. 4) Beneficios dudosos y demasiado amplios (¿consumidor?, ¿productor?, ¿todos?).   5) Efectos nocivos en la economía agraria a medio-corto plazo por la lucha entre los mercados.
  • #16 1. Aditivos en la alimentación y Nutrientes: normalmente establecidos y mejoran la calidad de la alimentación, reduciendo sus costes.   2: Enzimas: el empleo de enzimas de origen microbiano para mejorar la calidad de la alimentación se emplea para los siguientes objetivos: a) Eliminar factores anti-nutricionales y toxinas.   b) Aumentar la digeribilidad de algunos nutrientes. 1. Phitasas: empleadas para reducir la concentración de fosfatos en carne y mejorar su digestibilidad para el consumidor.   c) Aumentar la digeribilidad de polisacáridos no-almidónicos. 1. GLUCANASA: introducidas en la dieta de pollitos y lechones para digerir mejor cereales viscosos como la avena y la cebada. 2. XILANASA.   d) Complemento de enzimas propias del hospedador.   3: Pre y Probióticos: la manipulación de la flora intestinal con el uso de estos componentes es una oportunidad extra de mejorar la digestión de nutrientes y la salud general de los animales de granja. Los efectos se han visto de manera más directa en animales jóvenes durante su período de rápido crecimiento, debido a la capacidad de la flora a resistir los cambios durante el crecimiento.   4: Suplementos Inmnunes. Se introducen para modificar la flora bacteriana y combatir a los patógenos, uno de estos productos son sprays de plasma seco que contiene anticuerpos para otorgar protección sobre patógenos. Estos sprays se obtienen de sangre de mataderos y la protección dependerá de la memoria de las células B de los animales sacrificados. 5: Biotecnología animal y microbiana: es un proceso con altas expectativas pero que requiere tiempo e investigación. Una de las líneas más empleadas se basa en la modificación de las bacterias de la flora intestinal para que produzcan enzimas recombinantes, compuestos prebióticos, inmunoestimulantes (IL, gamma INF) u hormonas.
  • #17 Leptina Miostatina Somatotropina
  • #18 1. Vacunas: las vacunas tradicionales han tenido siempre una gran cantidad de limitaciones, sin poder producir vacunas eficientes sin efectos adversos. La biotecnología ha provisto nuevos modelos de vacunas en los que se atenúa la patogeneicidad por deleción de genes antigénicos y la inserción de otros para hacer más completa la vacuna. La inyección de ADN desnudo que generan los antígenos necesarios en presencia de promotores eucariotas puede inducir respuesta inmune para ese antígeno específico. Pero se ha de tener cuidado en su uso sobre células germinales o tejidos destinados para el consumo humano. 2. Tratamiento y control de enfermedad: el uso de antibióticos obtenidos a partir de bacterias, hongos y sintetizados son efectivos a la hora de la lucha frente a parásitos. Los anticuerpos monoclonales pueden utilizarse en el tratamiento de enfermedades animales, aunque los costes de estos tratamientos pueden ser excesivos. Otros tratamientos emplean recursos sobre cascadas de citokinas.   3. Animales transgénicos resistentes a enfermedades: la transferencia de genes de resistencia es una aplicación biotecnológica muy importante en la producción animal, como por ejemplo, los genes de las proteínas Mx que promueven resistencia a infección viral. La biotecnología puede en ocasiones remplazar terapias de antibióticos o fármacos, que pueden ser muy caros o dañinos para el consumidor al introducir en su dieta elementos de resistencia a antibióticos que lo hagan más proclive a diferentes infecciones.