Ir al contenido principal

Científicos desarrollan cerdos KO usando nucleasas con dedos de zinc

Los animales KO (knock-out) son aquellos a los cuales, mediante técnicas de ingeniería genética, se les ha bloqueado la función de uno o más genes, ya sea silenciándolos o extrayéndolos. Sin embargo, la tecnología KO no ha podido ser aplicada ampliamente en mamíferos y sólo está restringido a los ratones de laboratorio. Un grupo de científicos alemanes, liderados por la Dra. Janet Hauschild del Instituto Friedrich-Loeffler han logrado obtener cerdos KO usando nucleasas unidas a dedos de zinc según reportaron ayer en PNAS.

KO-pig

Los animales KO son una tecnología valiosa porque permiten entender la función que cumplen determinados genes, especialmente, aquellos involucrados con el desarrollo de ciertas enfermedades. Para obtener animales KO se requieren de dos pasos importantes: el desarrollo de la línea celular KO y la clonación del animal. Para obtener células KO, los científicos usan el mecanismo de recombinación genética, donde un gen es inactivado cuando otro gen es insertado dentro de su secuencia. El problema de esta técnica radica en que es bastante ineficiente, demanda mucho tiempo y requiere de un tratamiento selectivo con antibióticos que a la larga podría dañar a las mismas células KO. Por otro lado, la proporción de células KO obtenidos por esta vía es muy baja (10-5 – 10-6).

El descubrimiento de los dedos de zinc —pequeños dominios estabilizados por el Zn que reconocen secuencias específicas de ADN— ha sido muy importante para la ingeniería genética. Gracias a ellos, los científicos ahora tienen la capacidad de insertar genes en regiones específicas del genoma. Para ello hay que acoplar una nucleasa a los dedos de zinc para que tenga la capacidad de cortar el ADN y dar un lugar donde insertar el gen de interés. Por otro lado, los dedos de zinc unidos a nucleasas (ZFN) también puede ser usados para remover genes y desarrollar células KO.

Usando los ZFN se han logrado obtener moscas de la fruta, peces zebra y ratas KO, pero no animales más grandes, complejos como los cerdos. Los cerdos son la especie preferida para crear modelos biológicos más parecidos a los humanos, ya que con ellos compartimos características fisiológicas y anatómicas, además que tenemos casi la misma esperanza de vida. Por ejemplo, en el 2009, Roggers et al. desarrollaron un cerdo KO para el gen cftr el cual está involucrado en el desarrollo de la fibrosis quística. Los cerdos CFTR-KO mostraron la misma sintomatología clínica y patológica que los humanos; mientras que los ratones CFTR-KO —principales modelos biológicos usados en la actualidad— no.

Por otro lado, tenemos la posibilidad de usar órganos de cerdo para trasplantes humanos. Sin embargo, el principal problema es la presencia de un antígeno en los cerdos conocido como epítopo Gal, el cual es producido por la enzima α1,3-galactosiltransferasa. Este epítopo genera una respuesta inmune en el hombre provocando la destrucción del órgano trasplantado. La solución sería inactivar el gen que codifica esta enzima, la ggta1, para evitar el rechazo del órgano.

Hauschild et al. solucionaron el problema usando por primera vez la tecnología ZFN en cerdos. Primero, los investigadores diseñaron dedos de zinc específicos que reconocieran el gen ggta1. Luego, lo unieron a una nucleasa para generar el ZFN y, mediante un plásmido, lo introdujeron en células de fibroblasto porcino. Se obtuvo un 1% de células GGTA1-KO —10,000 veces más que usando el mecanismo de recombinación genética.

Las células gal fueron separadas de las células normales usando perlas magnéticas. Luego les extrajeron los núcleos a estas células del fibroblasto ‘knockeados’ y los introdujeron en células embrionarias para generar un clon de cerdo mediante una técnica conocida como Transferencia de Núcleo de Célula Somática (la misma técnica empleada para generar a la oveja Dolly). Los investigadores obtuvieron un total de 6 fetos sanos de cerdos GGTA1-KO, aunque nacieron con un peso relativamente bajo a los cerdos normales. Sin embargo, los cerdos transgénicos fueron fenotípicamente similares a los cerdos normales, la diferencia es que presentaban el gen gtta1 inactivado en ambos alelos (homocigota). Como el ZFN fue introducido vía un plásmido, no se observó una integración en el genoma de los cerdos.

Finalmente, los investigadores probaron si estas células carentes del epítopo gal no generarían rechazo si se usan en transplantes. Para ello, Hauschild et al. sometieron a los fibroblastos GGTA1-KO a un tratamiento con anticuerpos humanos. Los fibroblastos normales no transformados fueron destruidos rápidamente, mientras que los fibroblastos knockeados no excedió del 10%.

Sin dudas este estudio abre las puertas hacia el desarrollo de cerdos KO, los cuales serían mejores modelos biológicos para los humanos, que podría beneficiarnos tanto en el entendimiento de nuestras principales patologías como en el desarrollo de órganos para trasplante. Por otro lado, también se vería beneficiada la industria porcina, mejorando la calidad de las carnes, productividad y resistencia a enfermedades.


Referencia:

ResearchBlogging.orgHauschild, J., Petersen, B., Santiago, Y., Queisser, A., Carnwath, J., Lucas-Hahn, A., Zhang, L., Meng, X., Gregory, P., Schwinzer, R., Cost, G., & Niemann, H. (2011). Efficient generation of a biallelic knockout in pigs using zinc-finger nucleases Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1106422108

Comentarios

Entradas más populares de este blog

¿Qué fue del estudio más grande sobre la seguridad de los transgénicos?

La tarde del 11 de noviembre de 2014, en un hotel londinense, se anuncia el lanzamiento de " Factor GMO ", el experimento a largo plazo más extenso y detallado jamás realizado sobre un alimento transgénico y su plaguicida asociado. Con un costo estimado de 25 millones de dólares , el estudio buscaba aportar —con una solidez sin precedentes— valiosa información para permitir a las autoridades reguladoras, los gobiernos y la población general, responder si es seguro el consumo de Organismos Genéticamente Modificados (OGM) o la exposición a su herbicida asociado en condiciones reales. El experimento —que se llevaría a cabo en un laboratorio secreto en el territorio ruso para evitar cualquier injerencia externa— consistía en someter a 6.000 ratas de laboratorio a diversas dietas basadas en el maíz transgénico NK603 y su herbicida asociado (RoundUp), cuyo principio activo es el glifosato . Es similar al famoso  estudio realizado Guilles-Eric Seralini , pero a mayor esc

Fusión y fisión de mitocondrias

Se cree que los procariotas aparecieron en el planeta hace unos 3,500 millones de años, mientras que los eucariotas lo hicieron hace unos 2,000 millones de años. Pero, si los procariotas llevan una ventaja de 1,500 millones de años a los eucariotas, ¿por qué ellos no son los organismos más complejos? La respuesta son las mitocondrias [Les recomiendo leer este artículo publicado en el blog]. Todos conocemos a las mitocondrias, si no las recuerdan, aquí se las presento. Tal vez la imagen que tenemos de ellas es que se encuentran diseminadas por toda la célula, aisladas unas de otras o, a lo mucho, reuniéndose en pequeños grupos. Sin embargo, esto no es así. En realidad, las mitocondrias son unos organelos muy dinámicos, que se encuentran fusionándose y dividiéndose constantemente, pero hasta ahora no se sabe a ciencia cierta que rol cumple este proceso. Axel Kowald de la Universidad Humboldt de Berlín y Tom B. L. Kirkwood de la Universidad de Newcastle han desarrollado una teoría

Ozono por el culo

La insuflación rectal de ozono , que en términos coloquiales es ozono por el culo  ( OxC , de forma abreviada), es una forma de ozonoterapia.  Según sus promotores , esta terapia "es muy potente en cuanto a la eliminación de gérmenes intestinales como virus, bacterias, protozoos, hongos, etc ". Incluso pidieron a la Organización Mundial de la Salud que lo usaran para el tratamiento del Ébola.  Según Ozonomédica , la ozonoterapia, en general, "es una eficaz alternativa en el tratamiento y control de muchas patologías y enfermedades crónicas" que incluso "puede retrasar o evitar la aparición de diabetes, cáncer, artritis, artrosis, entre otras". Paciente recibiendo OxC. Fuente: Ozonoterapia . Sin embargo,  de acuerdo con la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos ( FDA ), el ozono es un gas tóxico sin alguna aplicación médica conocida . Si bien es cierto, el ozono nos protege de la peligrosa radiación ultravi