Los animales modificados genéticamente son animales que han sido modificados genéticamente para diversos fines, como la producción de medicamentos, la mejora del rendimiento, el aumento de la resistencia a las enfermedades, etc. La inmensa mayoría de los animales modificados genéticamente se encuentran en fase de investigación, mientras que el número de los que están a punto de entrar en el mercado sigue siendo reducido.
Producción
El proceso de ingeniería genética de mamíferos es lento, tedioso y caro.Murray, Joo (20). Genetically modified animals . Canada: Brainwaving Como ocurre con otros organismos modificados genéticamente (OMG), primero los ingenieros genéticos deben aislar el gen que desean insertar en el organismo huésped. Puede tomarse de una célula que contenga el gen o sintetizarse artificialmente. Si el gen elegido o el genoma del organismo donante han sido bien estudiados, es posible que ya estén disponibles en una biblioteca genética. A continuación, el gen se combina con otros elementos genéticos, como una región promotora y terminadora y, por lo general, un marcador seleccionable.
Existen varias técnicas para insertar el gen aislado en el genoma del huésped. En los animales, el ADN se inserta generalmente mediante microinyección, en la que puede inyectarse a través de la envoltura nuclear de la célula directamente en el núcleo, o mediante el uso de vectores virales. Los primeros animales transgénicos se produjeron inyectando ADN vírico en embriones e implantando después los embriones en hembras. Es necesario asegurarse de que el ADN insertado está presente en las células madre embrionarias. El embrión se desarrollaría y cabría esperar que parte del material genético se incorporara a las células reproductoras. Después, los investigadores tendrían que esperar a que el animal alcanzara la edad reproductiva y entonces se analizaría la descendencia para detectar la presencia del gen en cada célula, mediante PCR, hibridación Southern y secuenciación del ADN.
Las nuevas tecnologías facilitan y hacen más precisas las modificaciones genéticas. Se han desarrollado técnicas de selección de genes, que crean rupturas de doble cadena y aprovechan los sistemas de reparación de recombinación homóloga natural de las células, para orientar la inserción en ubicaciones exactas. La edición del genoma utiliza nucleasas artificiales que crean roturas en puntos específicos. Existen cuatro familias de nucleasas artificiales: las meganucleasas, las nucleasas con dedos de zinc, nucleasas efectoras similares a activadores de la transcripción (TALEN), y el sistema Cas9-guideRNA (adaptado de CRISPR ). TALEN y CRISPR son los dos más utilizados y cada uno tiene sus propias ventajas. Los TALEN tienen una mayor especificidad de diana, mientras que CRISPR es más fácil de diseñar y más eficiente. El desarrollo del sistema de edición de genes CRISPR-Cas9 ha reducido a la mitad el tiempo necesario para desarrollar animales modificados genéticamente.
Historia miniaturadeimagen| En 1974, Rudolf Jaenisch creó el primer animal transgénico. Los seres humanos han domesticado animales desde aproximadamente el año 12.000 a. C., utilizando la cría selectiva o selección artificial (a diferencia de la selección natural). El proceso de cría selectiva, en el que los organismos con los rasgos deseados (y por tanto con los genes deseados) se utilizan para criar a la siguiente generación y los organismos que carecen del rasgo no se crían, es un precursor del concepto moderno de modificación genética: Diversos avances en genética permitieron a los humanos alterar directamente el ADN y, por tanto, los genes de los organismos. En 1972, Paul Berg creó la primera molécula de ADN recombinante cuando combinó el ADN de un virus de mono con el del virus lambda.
En 1974, Rudolf Jaenisch creó un ratón transgénico introduciendo ADN extraño en su embrión, convirtiéndolo en el primer animal transgénico del mundoJaenisch, R. and Mintz, B. (1974 ) Simian virus 40 DNA sequences in DNA of healthy adult mice derived from preimplantation blastocysts injected with viral DNA. Proc. Natl. Acad. 71(4): 1250–54 Sin embargo, pasaron otros ocho años antes de que se desarrollaran ratones transgénicos que transmitieran el transgén a su descendencia. En 1984 se crearon ratones modificados genéticamente que portaban oncogenes clonados, lo que los predisponía a desarrollar cáncer. Los ratones con genes eliminados (knockout mouse) se crearon en 1989. El primer animal en sintetizar proteínas transgénicas en su leche fueron ratones, diseñados para producir activador del plasminógeno tisular humano en 1987.
El primer animal modificado genéticamente que se comercializó fue el GloFish, un pez cebra al que se añadió un gen fluorescente que le permite brillar en la oscuridad bajo la luz ultravioleta. Salió al mercado estadounidense en 2003. El primer animal modificado genéticamente aprobado para uso alimentario fue el salmón AquAdvantage en 2015. El salmón se transformó con un gen regulador de la hormona del crecimiento procedente de un salmón Chinook del Pacífico y un promotor procedente de una faneca oceánica que le permitía crecer durante todo el año en lugar de solo durante la primavera y el verano.
Mamíferos miniaturadeimagen| Algunas quimeras, como el ratón manchado que se muestra, se crean mediante técnicas de modificación genética como la selección de genes. Los mamíferos modificados genéticamente se crean con fines de investigación, producción de productos industriales o terapéuticos, usos agrícolas o para mejorar su salud. También existe un mercado para la creación de animales de compañía modificados genéticamente.Rudinko, Larisa (20). Guidance for industry. USA: Center for veterinary medicine Link.
Medicina Los mamíferos son los mejores modelos de las enfermedades humanas, por lo que su ingeniería genética es vital para el descubrimiento y desarrollo de curas y tratamientos de muchas enfermedades graves. La eliminación de genes responsables de trastornos genéticos humanos permite a los investigadores estudiar el mecanismo de la enfermedad y probar posibles curas. Los ratones modificados genéticamente han sido los mamíferos más utilizados en la investigación biomédica, ya que son baratos y fáciles de manipular. Los cerdos también son un buen objetivo, porque tienen un tamaño corporal, unas características anatómicas, una fisiología, una respuesta fisiopatológica y una dieta similares. Los primates no humanos son los organismos modelo más parecidos a los humanos, pero hay menos aceptación pública hacia su uso como animales de investigación. En 2009, los científicos anunciaron que habían transferido con éxito un gen a una especie de primate (el tití) y producido por primera vez una línea estable de primates transgénicos reproductores. Su primer objetivo de investigación para estos titíes era la enfermedad de Parkinson, pero también estaban considerando la esclerosis lateral amiotrófica y la enfermedad de Huntington.
miniaturadeimagen| Cerdo transgénico para la producción de queso
Es más probable que las proteínas humanas expresadas en mamíferos sean similares a sus homólogas naturales que las expresadas en plantas o microorganismos. Se ha logrado una expresión estable en ovejas, cerdos, ratas y otros animales. En 2009 se aprobó el primer fármaco biológico humano producido a partir de un animal de este tipo, una cabra. El fármaco, ATryn, es un anticoagulante que reduce la probabilidad de coágulos de sangre durante la cirugía o el parto que se extrae de la leche de cabra.Britt Erickson, 10 de febrero de 2009, for Chemical & Engineering News. FDA Approves Drug From Transgenic Goat Milk Consultado el 6 de octubre de 2012 La alfa-1-antitripsina humana es otra proteína que se usa en el tratamiento de humanos con esta deficiencia. Otra área es en la creación de cerdos con mayor capacidad para trasplantes de órganos humanos (xenotrasplante). Los cerdos han sido modificados genéticamente para que sus órganos ya no puedan portar retrovirusEditing of Pig DNA May Lead to More Organs for People o tengan modificaciones que reduzcan la posibilidad de rechazo.GTKO study conducted by the National Heart, Lung, and Blood Institute of the U.S. National Institutes of Health Se está estudiando la posibilidad de trasplantar a humanos pulmones de cerdos modificados genéticamente.New life for pig-to-human transplantsUnited Therapeutics considering pig-lungs for transplant into humans Incluso existe la posibilidad de crear cerdos quiméricos que puedan portar órganos humanos.
Ganadería El ganado se modifica con la intención de mejorar rasgos económicamente importantes como la tasa de crecimiento, la calidad de la carne, la composición de la leche, la resistencia a las enfermedades y la supervivencia. Los animales han sido modificados para crecer más rápido, estar más sanos y resistir a las enfermedades. Las modificaciones también han mejorado la producción de lana de las ovejas y la salud de las ubres de las vacas.
Las cabras han sido modificadas genéticamente para producir leche con fuertes proteínas de seda en forma de telaraña. A partir de cordones umbilicales frescos de cabritos, se ha modificado la secuencia genética de la cabra para codificar la enzima humana lisozima. Los investigadores querían alterar la leche producida por las cabras para que contuviera lisozima y así combatir las bacterias que causan diarrea en los humanos.
Enviropig era una línea de cerdos large white mejorada genéticamente en Canadá y creada con la capacidad de digerir el fósforo vegetal con mayor eficacia que los cerdos large white convencionales.Guelph (2010). Enviropig . Canada:Schimdt, Sarah. "Genetically engineered pigs killed after funding ends", Postmedia News, 22 de junio de 2012. Consultado el 31 de julio de 2012. La construcción transgénica A, consistente en un promotor expresado en la glándula parótida murina y el gen de la fitasa de Escherichia coli, se introdujo en el embrión porcino mediante microinyección pronuclear. Esto hizo que los cerdos produjeran en su saliva la enzima fitasa, que descompone el fósforo indigerible. Como resultado, excretan entre un 30 y un 70% menos de fósforo en el estiércol, dependiendo de la edad y la dieta. Las menores concentraciones de fósforo en la escorrentía superficial reducen el crecimiento de algas, porque el fósforo es el nutriente limitante para las algas. Dado que las algas consumen grandes cantidades de oxígeno, un crecimiento excesivo puede dar lugar a zonas muertas para los peces. La financiación del programa Enviropig finalizó en abril de 2012Leung, Wendy. University of Guelph left foraging for Enviropig funding, The Globe and Mail, Apr. 2, 2012. consultado el 31 de julio de 2012. y, al no encontrarse nuevos socios, los cerdos fueron sacrificados.Schimdt, Sarah. Genetically engineered pigs killed after funding ends, Postmedia News, 22 de julio de 2012. Consultado el 31 de julio de 2012. No obstante, el material genético se almacenará en el Programa Canadiense de Depósito de Genética Agrícola. En 2006, se modificó un cerdo para que produjera ácidos grasos omega-3 mediante la expresión de un gen de ascáride. miniaturadeimagen| El toro Herman expuesto en el Centro de Biodiversidad Naturalis