Transgénesis

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Transgénesis


Se conoce como transgénesis al proceso de transferir genes en un organismo. La transgénesis se usa actualmente para hacer plantas y animales transgénicos.

Existen distintos métodos de transgnénesis como la utilización de pistolas de genes o el uso de bacterias o virus como vectores para transferir los genes.

Transgénico se refiere a una planta o a un animal en cuyas células se ha introducido un fragmento de ADN exógeno, o sea un ADN que no se encuentra normalmente en ese organismo. Un ratón transgénico, por ejemplo, es uno al que se ha inyectado ADN, en un huevo fertilizado que se reimplanta a una madre adoptiva. El animal que nace tiene no sólo su propio ADN, sino también el fragmento de ADN exógeno que se reinyectó en la etapa de fertilización del huevo. Podemos estudiar qué efecto tiene este gen sobre todo el organismo, en vez de mirar tan sólo una célula en un tejido de cultivo. Esto es muy importante porque muchas enfermedades no afectan a un solo tipo de células, sino que afectan a las interacciones entre muchos tipos diferentes de células. Este tipo de tecnología permite modelar enfermedades humanas en otras especies donde se puede estudiar la biología y posibles terapias para la enfermedad.

Contenido

Transgénesis de animales

La transg√©nesis se puede definir como la introducci√≥n de ADN extra√Īo en un genoma, de modo que se mantenga estable de forma hereditaria y afecte a todas las c√©lulas en los organismos multicelulares. Generalmente, en animales, el ADN extra√Īo, llamado transgen, se introduce en cigotos, y los embriones que hayan integrado el ADN extra√Īo en su genoma, previamente a la primera divisi√≥n , producir√°n un organismo transg√©nico; de modo que el transg√©n pasar√° a las siguientes generaciones a trav√©s de la l√≠nea germinal (gametos).

Entre las aplicaciones de los animales transgénicos se pueden destacar:

  • La posibilidad de estudiar a nivel molecular el desarrollo embrionario y su regulaci√≥n.
  • Manipular de forma espec√≠fica la expresi√≥n g√©nica in vivo.
  • Estudiar la funci√≥n de genes espec√≠ficos.
  • Poder utilizar a mam√≠feros como biorreactores para la producci√≥n de proteinas humanas.
  • La correcci√≥n de errores innatos de metabolismo mediante terapia g√©nica.

La transgénesis puede efectuarse siguiendo dos estrategias distintas:

Transgénesis por microinyección de cigotos

Desde que en 1982 se obtuviera un ratón transgénico, la producción de animales transgénicas es cada vez más cotidiana, existiendo ya animales transgénicos de las siguientes especies: ratón, rata, conejo, cerdo, vaca, cabra y oveja. La técnica se realiza, fundamentalmente por microinyección y se realiza de la siguiente forma:

En la primera fase, se a√≠slan un n√ļmero grande de √≥vulos fertilizados. Se consigue sometiendo a las hembras a un tratamiento hormonal para provocar una superovulaci√≥n. La fertilizaci√≥n puede hacerse in vitro o in vivo. En la segunda fase, los cigotos obtenidos se manipulan uno a uno y con una micropipeta a modo de aguja, se introduce una soluci√≥n que contiene ADN.

En la tercera fase, estos √≥vulos son reimplantados en hembras que actuar√°n como nodrizas permitiendo la gestaci√≥n hasta t√©rmino. Por √ļltimo, tras el destete de los reci√©n nacidos, √©stos se chequean, para ver si ha ocurrido la incorporaci√≥n del transg√©n.

Transgénesis por manipulación de células embrionarias

Una estrategia m√°s poderosa para la transg√©nesis implica la introducci√≥n de ADN extra√Īo en c√©lulas embrionarias totipotentes(c√©lulas ES) o c√©lulas embrionarias madres (c√©lulas EM). Estas c√©lulas se toman del interior de la bl√°stula en desarrollo y se pasan a un medio donde se tratan con distintos productos con lo que se conseguir√° que las c√©lulas no se diferencien, y se mantiene su estado embrionario.


El ADN extra√Īo se introduce en las c√©lulas ES mediante diversas t√©cnicas, posteriormente las c√©lulas transfectadas son reintroducidas en una bl√°stula y √©sta reimplantada en una hembra.

Con esta t√©cnica los neonatos son quimeras, o sea, tienen c√©lulas de origen distinto, parte con el material gen√©tico original y parte transfectadas ; mediante el cruce de con aquellas quimeras que hayan incorporado el transg√©n en su l√≠nea germinal se consiguen animales transg√©nicos.

Animales transgénicos basados en cromosomas artificiales

La tecnología actual para transferir genes a través de la línea germinal de mamíferos requiere la integración de ADN exógeno desnudo en un sitio aleatorio dentro del genoma del hospedador. Sin embargo, este proceso puede generar efectos de posición indeseables así como mutaciones perjudiciales. Los cromosomas artificiales de mamíferos son buenos vectores para la producción de transgénesis, así como para la producción de proteínas celulares y aplicaciones en la terapia génica. Esto es así porque tienen la ventaja de:

  • Transportar grandes mol√©culas de ADN
  • La posibilidad de replicarse paralelamente al genoma del hospedador, pero sin integrarse en √©l.
  • Se transmiten a trav√©s de la l√≠nea germinal.

Los cromosomas artificiales basados en ADN satélite (SATAC) contienen:

  • Or√≠genes de replicaci√≥n no virales
  • Tel√≥meros
  • Centr√≥mero

Todo ello para permanecer estables en el cromosoma de la c√©lula hu√©sped. 60 Mb son el prototipo de un SATAC e incluyen secuencias de heterocromatina no codificante entremezcladas con genes marcadores como lac Z (ő≤- galactosidasa) y hph (higromicina fosfotransferasa).

El procediento para la transgénesis y el posterior seguimiento de la presencia del cromosoma artificial sería enesencia como sigue:

  • Aislamiento de SATACs y concentraci√≥n, mediante citometr√≠a de flujo, y posteriormente se recogen por centrifugaci√≥n.
  • Se cultivan los embriones receptores, por ejemplo de rat√≥n
  • Se realiza una microinyecci√≥n de los SATACs en los pron√ļcleos de raton, utilizando micropipetas de vidrio borosilicadas.
  • Se extrae el ADN gen√≥mico total y se amplifica por PCR para probar la presencia de higromicina. Luego se realiza una tinci√≥n de B-galactosidasa para probar la actividad del gen lac Z (ambos genes est√°n presentes en el SATAC).
  • Por √ļltimo se realiza una hibridaci√≥n in situ fluorescente (FISH) de los embriones cultivados con un medio en colcemida (detiene las c√©lulas en fase M), con sondas de ADN sat√©lite, lac Z y hph.

Se ha observado que los cromosomas artificiales se pueden transmitir correctamente durante las mitosis y a la descendencia del individuo transgénico, permitiendo la supervivencia de un porcentaje acepatable de individuos. La creación de ratones transgénicos con SATAC también abre amplias aplicaciones en áreas como la genómica funcional y la creación de animales modelo para enfermedades humanas.

Cultivos transgénicos y resistencia a herbicidas

A nivel mundial, los da√Īos producidos por las malas hierbas destruyen casi el 10% de los cultivos, y para evitarlo los agricultores utilizan herbicidas, con el consiguiente gasto econ√≥mico y contaminaci√≥n de aguas y suelos. El generar plantas resistentes a estos cultivos mejorar√≠a esta situaci√≥n, y para lograrlo se transfieren vectores que transportan genes de resistencia a herbicidas. Un ejemplo es la resistencia al herbicida glifosato en la soja y ma√≠z. Esta sustancia es efectiva con bajas concentraciones, no es t√≥xico para el ser humano y los microorganismos descomponedores del suelo del degradan f√°cilmente. La acci√≥n del glifosato es sobre la enzima EPSP sintetasa, importante en la bios√≠ntesis de amino√°cidos, y por tanto al inhibir dicha enzima la planta muere.

Actualmente ya se encuentra maíz y soja resistente a glifosato en mercados de EEUU y otros países desde su aparición en 1996. Desde su introducción en 1996, la soja transgénica ha tenido un aumento espectacular en cuanto a los cultivos que se han desarrollado. Algo parecido ha ocurrido con el maíz, el algodón y la colza, que tambíen han tenido un elevado desarrollo casi a nivel paralelo, pero inferior a la soja. De todos estos cultivos, los EEUU son los que producen dos terceras partes de la producción mundial de plantas de cultivo genéticamente modificadas.

Incremento nutritivo de los cultivos

Durante los √ļltimos 50-100 a√Īos, la mejora gen√©tica de las plantas de cultivo ha resultado en una mejora importante de la productividad e incremento en las capacidades nutritivas. Por ejemplo, el br√≥coli contiene glucosinolatos, unos compuestos que se cree que desempe√Īan una funci√≥n protectora contra el c√°ncer por la activaci√≥n de la enzima anticancer√≠gena quinolona reductasa. Otro ejemplo de cultivos a los que les han sido subsanados alguna deficiencia nutricional por biotecnolog√≠a es el caso del arroz dorado, con niveles incrementados de B-caroteno, un precursor de la vitamina A. Para ello se introdujeron tres genes que codificaban enzimas de la ruta biosint√©tica que conduce a la s√≠ntesis de carotenoides en el genoma de arroz usando m√©todos de recombinaci√≥n. Dos genes proceden del narciso y uno bacteriano.

La deficiencia de esta vitamina se da en muchas partes de Asia y √Āfrica, y cada a√Īo son muchos los ni√Īos que adquieren ceguera permanente debido a esta deficiencia. Otros estudios est√°n encaminados a incrementar los niveles de √°cidos grasos, de antioxidantes y de otras vitaminas y minerales en las plantas de cultivo.

Inquietudes en la utilización de transgénicos

La mayor√≠a de los productos modificados gen√©ticamente contienen un gen introducido que codifica una prote√≠na que confiere el car√°cter deseado (resistencia a herbicida, a insectos‚Ķ). ¬ŅPresenta este hecho consecuencias medioambientales o para nuestra salud? En general, si las prote√≠nas no son t√≥xicas ni al√©rgicas no tienen ning√ļn efecto fisiol√≥gico negativo. Por ejemplo, en el caso de consumir el gen EPSP de resistencia a herbicida junto con la planta, √©ste se degradar√° r√°pidamente. En Europa, a diferencia de EEUU es obligatorio etiquetar los alimentos transg√©nicos. En cuanto a los riesgos ambientales, se encuentra la transferencia de genes por cruzamientos con plantas silvestres, la toxicidad y capacidad de invasi√≥n de las plantas modificadas, lo que resulta en la p√©rdida de las especies naturales (disminuci√≥n de la biodiversidad).


Plantas transgénicas y vacunas comestibles

Las vacunas requieren un proceso de fabricación bajo condiciones controladas, sin embargo en países subdesarrollados existen problemas como la producción, transporte o almacenamiento de las mismas, ya que la mayoría de las vacunas requieren refrigeración y todas ellas condiciones estériles. Es por ello, que se están desarrollando vacunas baratas sintetizadas en plantas comestibles. Así, el gen que codifica la subunidad antigénica de la vacuna de la hepatitis B se ha transferido a una planta de tabaco y éste se ha expresado en sus hojas. Del mismo modo también se está empleando esta técnica para combatir el cólera, así como el uso de otros vegetales o frutales como la patata o la banana para ser considerados plantas comestibles.

Para la fabricación de estas vacunas, por ejemplo en el caso de la patata, hemos de:

  1. Insertar el gen de un patógeno humano en una bacteria que infecta plantas
  2. La bacteria infecta fragmentos de hoja de patatera
  3. Dichos fragmentos brotan y generan plantas enteras que contienen el gen patógeno humano
  4. Al ingerir dichas patatas, nuestro sistema inmune se activa, creando anticuerpos para dicho patógeno, creándonos por tanto inmunidad frente él.

Sin embargo, como lo que pasa a nuestro intestino es solo el gen, no el virus o la bacteria completa, no hay posibilidad de que la persona contraiga la enfermedad, pero si es lo suficiente, para que nuestro sistema inmune responda protegiéndonos frente a una posible infección verdadera.

Plantas transgénicas de tabaco para descontaminar suelos

En este caso, las plantas transg√©nicas se emplean para la biorremediaci√≥n. Este estudio fue llevado a cabo en una zona de entrenamiento de militares y fabricaci√≥n de armamento durante la Segunda Guerra Mundial. El suelo est√° contaminado con TNT residual, y para eliminar este problema, se han plantado plantas de tabaco modificadas gen√©ticamente, capaces de generar un mayor n√ļmero de bacterias descomponedoras de este explosivo en elementos no nocivos.


Referencias

  1. Lacadena,Juan Ramón. Citogenética. 1996. Editorial Computense
  2. William S.Klug, Michael R. Cummings, Charlotte A.Spencer. Conceptos de Genética. Editorial Pearson.
  3. http://www.tendencias21.net/Modifican-geneticamente-una-planta-de-tabaco-para-descontaminar-suelos_a1737.html
  4. Generation of trnsgenic mice and germline transmission of a mammalian artificial chromosome introduced into embryos by pronuclear microinjection. Chromosome Research 8:183-191,200. Kluwer Academic Publishers.
  5. http://digital.csic.es/bitstream/10261/4230/1/analesv.21n.3-1995-pp159.pdf

Wikimedia foundation. 2010.

Mira otros diccionarios:

  • Transgenesis ‚ÄĒ A diagram comparing the genetic changes achieved through conventional plant breeding, transgenesis and cisgenesis Transgenesis is the process of introducing an exogenous gene ‚Äď called a transgene ‚Äď into a living organism so that the organism will ‚Ķ   Wikipedia

  • transgenesis ‚ÄĒ trans¬∑gen¬∑e¬∑sis (trńÉns jńēn Ļń≠ sń≠s, trńÉnz ) n. The transfer of cloned genetic material from one species or breed to another. * * * ‚Ķ   Universalium

  • transgenesis ‚ÄĒ noun The process of introducing an exogenous gene into a living organism See Also: transgene, transgenic ‚Ķ   Wiktionary

  • transgenesis ‚ÄĒ Reproduction involving introduction of foreign species DNA into an ovum ‚Ķ   Medical dictionary

  • transgenesis ‚ÄĒ /tr√¶nzňąd í…õn…ôs…ôs/ (say tranz jenuhsuhs) noun the integration into a living organism of a foreign gene that confers to the organism a new property transmittable to its descendants ‚Ķ   Australian English dictionary

  • transgenesis ‚ÄĒ The introduction of a gene or genes into animal or plant cells, which leads to the transmission of the input gene (transgene) to successive generations ‚Ķ   Glossary of Biotechnology

  • transgenesis ‚ÄĒ transgenňąesis noun The creation of transgenic animals or plants ‚ÄĘ ‚ÄĘ ‚ÄĘ Main Entry: ‚ÜĎtransgenic ‚Ķ   Useful english dictionary

  • Cisgenesis ‚ÄĒ Potatoes after treatment with Phytophthora infestans. The normal potatoes have blight but the cisgenic potatoes are healthy Cisgenesis, sometimes also called Intragenesis, is a product designation for a category of genetically engineered plants.… ‚Ķ   Wikipedia

  • Genetically modified organism ‚ÄĒ GMO redirects here. For other uses, see GMO (disambiguation). GloFish, the first genetically modified animal to be sold as a pet A genetically modified organism (GMO) or genetically engineered organism (GEO) is an organism whose genetic material… ‚Ķ   Wikipedia

  • Zebrafish ‚ÄĒ This article is about the tropical freshwater fish. For the Australian coral reef fish that is also known as zebrafish, see red lionfish. For the academic journal, see Zebrafish (journal). Danio rerio Scientific classification Kingdom ‚Ķ   Wikipedia


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