Download El uso de animales transgénicos en Biotecnología: perspectivas y

Uso de animales
transgénicos en
Biotecnología:
perspectivas y
problemas
O. G. Maksimenko, A.V.
Deykin, Yu. M. Khodarovich, P.
G. Georgiev.
Eckers, Fabiana
Glücksberg, Adriana
Kleinbielen, Tamara
Schneider, Rosio.
Conceptos generales
 Transgénesis:
procedimiento
biotecnológico por el que se
introduce un gen foráneo (transgen)
en el genoma de un ser vivo.
 Objetivo: se busca que el transgen se
integre en la línea germinal (gametos)
de una manera estable, asegurando
así que el nuevo gen incorporado
pueda ser heredado por la
descendencia.
Aplicaciones
 La
posibilidad de estudiar a nivel
molecular el desarrollo embrionario y su
regulación.
 Manipular de forma específica la
expresión génica in vivo.
 Estudiar la función de genes específicos.
 Poder utilizar a mamíferos como
biorreactores para la producción de
proteínas humanas y anticuerpos
monoclonales.
 La corrección de errores innatos de
metabolismo mediante terapia génica.
Principales métodos
 Microinyección: es la introducción del
transgén en el pronúcleo de un ovocito
fertilizado.
 Desventajas del método:
 El transgén se introduce de forma aleatoria.
 No todos los animales incorporan a su
genoma el transgén.
 El gen exógeno puede insertarse en un lugar
erróneo.
 Se produce un patrón variable de expresión
del gen exógeno en la progenie transgénica,
a menudo en mosaico.
 En ocasiones, el transgén microinyectado no
es heredable.
Transferencia nuclear celular






Consiste en introducir el material
genético de la célula a clonar en un
oocito de la misma especie
previamente enucleado.
Limitaciones:
Incompatibilidad entre el estadio del
núcleo y el citoplasma recipiente.
Formación de aneuploidias y
otras aberraciones cromosómicas que
provocan la muerte del embrión.
La evolución está ligada a la
variabilidad genética mientras que la
clonación tiende a la homogeneidad.
Expectativas de vida menores y
envejecimiento prematuro de los
individuos clónicos que también
podrían tener una fertilidad reducida.
Dolly (1997)
Células madre
 Implica
la inserción de un transgén en
el genoma de la célula madre
embrionaria, seguido por la selección
de clones con una adecuada
integración del número necesario de
copias.
 Las células madres embrionarias se
introducen en la cavidad de un
blastocisto , que se trasplanta en una
hembra receptora.
Vectores
Elementos genéticos móviles, que son
integrados en el genoma por una
transposasa. El gen que codifica la
transposasa y el transgén flanqueado por
repeticiones terminales del transposón son
co-inyectados en el cigoto. La reacción
catalizada por la transposasa da como
resultado la integración de una sola copia
del transgén en uno o varios sitios de genoma
del animal.
.
La eficiencia de la integración del transgén
depende del tipo de transposón la longitud de
transgén , la concentración y el sitio de
inserción del ADN.
Sitio de inserción
del ADN
Normalmente en regiones
pobres en genes en las que
se caracterizan por rupturas
frecuentes del ADN
Cromatina de las inmediaciones
normalmente ejerce una
influencia negativa
Varias copias del transgen integrados
en el mismo sitio genómico, puede
conducir a la represión de la
transcripción por la formación de
heterocromatina en secuencias
repetitivas
Vector de expresión
Región 5’
Potenciadores
específicos de
tejido
Extremo 3’ (UTR)
Últimos exones e
intrones no
codificantes
Promotores
Primeros
exones no
codificantes
Intrones
Sitio de poliadenilación
Secuencias para
terminación de
transcripción
oEl promotor del gen de β - caseína es uno
de los más eficaces y se utiliza para la
producción de proteínas en las glándulas
mamarias de ratones, cabras y vacas .
oE l vector comercial más popular para la
producción de RPs en la leche de TAs - pBC1
(Invitrogen) posee este promotor.
Una serie de elementos reguladores se utilizan
para proteger la expresión de los transgenes de
la represión y para mantener la relación directa
entre el número de copias y el nivel de
expresión del transgén en cultivos de células de
mamíferos.
Aisladores
Se utilizan en
construcciones de
vectores para producir TA
Un cDNA
Un mini -gen
con algunos
de los intrones
Un gen
completo
Transgen
El uso de un gen con una estructura exón - intrón
no modificada permite obtener niveles mucho
más altos de proteína en la producción de TA.
Vectores basado en
cromosomas artificiales
bacterianos ( bácmidos ).
Ventaja
Problema
Integración de un gran segmento
de ADN (hasta 250 kb) en el
genoma.
Se logra la expresión estable del
transgen a un nivel similar que la de los
genes nativos.
La expresión de los genes que son una parte de
la estructura del bácmido puede afectar
negativamente la salud del TA.
Además no se suprime completamente el
efecto de la genómica alrededores.
 Son
aquellas que se obtienen por la
expresión de un gen clonado de
una especie o línea celular
particular en otra línea celular que
nos interesa.
 Según la complejidad de la
proteína a producir se elegirá un
organismo u otro: levaduras,
bacterias, mamíferos, etc.
Tener en cuenta!!!
Expresar una proteína de un
determinado organismo en otro
puede tener consecuencias, como
cambios de conformación o
distintas modificaciones
postraduccionales que pueden
ocasionar que la proteína no
funcione como debe.
Ventajas
 Obtención
de proteínas de distintos orígenes
en organismos fácilmente cultivables.
 Obtención de grandes cantidades del
producto de forma fácil y reproducible, en
comparación la obtención por extracción a
partir de su fuente natural.
 Productos libres de patógenos y otros riesgos
potenciales.
 Pueden producirse proteínas que no existen
en la naturaleza.
Ejemplos de proteínas
recombinantes
 Factores
de coagulación VII, VIII y IX
 Albúmina
 Factor estimulante de colonias de
granulocitos.
Producción de PRS en TAs
Se busca generar PR sin que afecten
negativamente a la lactancia y la salud
de la TA, para lo cual se proponen los
siguientes enfoques
Promotor que funciona establemente sólo
en la glándula mamaria en un nivel
relativamente bajo
Vector adenoviral
Producción de las formas inactivas de las
proteínas(proteína quimérica)
Es un anticuerpo homogéneo
producido por una célula
híbrida producto de la fusión
de un clon de linfocitos
B descendiente de una sola y
única célula madre y una
célula plasmática tumoral.
Ventajas sobre los anticuerpos
policlonales
Mayor homogeneidad.
Reproductibilidad de sus
efectos.
Mayor capacidad potencial de
seleccionar los mejores
anticuerpos en afinidad, tipo
de reconocimiento.
En
la actualidad los mAB utilizados
en la medicina se producen
exclusivamente en cultivos de
células de mamíferos. Requieren
modificaciones post-traduccionales
adecuadas para garantizar la
eficacia terapéutica, que
aumentan considerablemente
tiempo de circulación en el
torrente sanguíneo y reducir su
inmunogenicidad.
Uso potencial de animales
transgénicos en la agricultura
• FDA está a punto de aprobar
la comercialización de salmón
transgénico que expresa la
hormona del crecimiento.
• Ventaja: doble de aumento en
el crecimiento.
Costo
Aplicación comercial de
diversos animales transgénicos
 producción
de leche modificada que
contenga RPs humanas;
 alteración de la composición de leche
para aumentar la eficiencia en la
producción de lácteos,
 mejora de las características de animales
de granja,
 mejora de la resistencia de los animales
de granja a bacterias, virus , priones e
infecciones.
Alimentación infantil y nutrición artificial
de recién nacidos
Leche materna
≠
 Mayor
concentración de lactoferrina,
lisozima y lactoalbúmina.
 Protegen al organismo contra las
infecciones , mejoran la estructura del
epitelio intestinal , tienen un efecto
positivo sobre la microflora intestinal , y
mejoran la inmunidad.

20 % en el nivel de expresión
de β - caseína y un aumento del
doble en síntesis k – caseína.
 Reducción
en el tamaño micelar y
aumentos térmicos la estabilidad , que es
necesaria para la producción de queso.
Insuficiente contenido de α- lactoalbúmina
en la leche
cerdos transgénicos con el
gen α - lactalbúmina de vaca insertados en
su genoma.
 Nivel de fosfatos en las heces
gen de
origen bacteriano de codificación de fitasa.

Enfermedades
 Mastitis
lisostafina .
leche contiene
 Encefalopatía
espongiforme
bovina
eliminación
del gen que codifica para la
proteína prión.