Desde la demostración del primer animal transgénico en 1980, la ingeniería genética ha revolucionado todos los aspectos de la investigación biológica y biomédica. Desde entonces, se ha logrado el desarrollo de varios tipos de animales transgénicos, entre lo que podemos mencionar vacas, cerdos, ovejas, cabras y conejos. Hasta muy recientemente, la generación de animales transgénicos involucraba la microinyección de pequeñas cantidades de ADN en el pronúcleo de un embrión al estado de dos células, técnica conocida como microinyección pronuclear. El descubrimiento de que los animales podrían ser clonados mediante transferencia nuclear de células mantenidas en cultivo abrió las puertas para realizar recombinación homóloga en estas especies. Esto podría tener importantes implicaciones especialmente para los propósitos del descubrimiento de nuevas drogas, para mejorar características productivas de los animales, en la clonación de cerdos como fuentes de órganos para trasplantes y en la producción de proteínas farmacéuticas. En la actualidad se discuten los avances que ha tenido la tecnología para la generación de animales transgénicos y los beneficios de la transferencia nuclear como una nueva ruta para la generación de animales transgénicos de granja.
¿Qué son los animales transgénicos?
Los animales transgénicos son animales que han sido modificados genéticamente, añadiendo genes foráneos de manera deliberada, para cambiar alguna característica del animal, sea para añadirle alguna funcionalidad o para bloquear la expresión de algún gen. Tenemos gran cantidad de precedentes, como por ejemplo la modificación de un mosquito en Brasil para reducir su población y así evitar la propagación del dengue. Actualmente, existen ratas, pollos, conejos, cerdos, vacas, ovejas, cabras, codornices y peces transgénicos, aunque los que encontramos en mayor número son las ratas y ratones, que representan un 95% del total.
Aunque la modificación genética está mucho más extendida en la biotecnología vegetal, debido a que la manipulación genética en animales es mucho más compleja, se han logrado numerosos éxitos en este campo.
¿Cómo obtener un animal transgénico?
Existen tres maneras de modificar genéticamente un animal. La primera es la “microinyección”. Esta técnica es fácilmente aplicable a gran variedad de especies. El problema de ella es que el transgen se inserta al azar, por ello solo un 5% de los óvulos dan lugar a un animal vivo.
En esta técnica se provoca una sobreovulación de las hembras para asegurar el proceso, se extraen los óvulos que son fecundados in vitro. En el núcleo de esos óvulos se inyecta el nuevo transgen. Los óvulos modificados se reintroducen en las hembras, previamente tratadas con hormonas que induzcan el momento adecuado de su ciclo ovárico para recibir el embrión y que el embarazo progrese.La segunda técnica consiste en los retrovirus como vector. Con esta técnica se consigue que el transgen esté presente en todas las células del individuo, pero, como en el caso de la microinyección, el gen también se inserta al azar.
En esta técnica se elige un virus benigno y se atenúa hasta eliminar su carga viral. Se inserta en el virus el transgen. El virus actúa como un transporte de este transgen y cuando comienza a replicarse en el interior de las células el transgen se libera.
La desventaja de esta técnica es que el virus utilizado se reproduzca en el organismo y pueda dar lugar a enfermedades.
Por último está el uso de células madre embrionarias. Es el método menos aleatorio y se utiliza cuando es importante dirigir las secuencias genéticas a lugares específicos.
Es posible modificar genéticamente las células cuando estas están en cultivo. Estas modificaciones pueden ser eliminar o sustituir un gen. Las células modificadas son inyectadas en un los embriones en fase blastocisto. Los individuos que se originan portan el gen solo en un porcentaje de sus células
Características de los animales transgénicos
Los peces transgénicos como por ejemplo el Salmon se caracterizan por crecer el doble que un salmón normal y a mayor velocidad.
Entre las características más destacables de los cerdos transgénicos podemos citar la presencia en estos de proteína verde fluorescente (GFP por sus siglas en inglés), lo cual se puede constatar al ser expuestos bajo radiación ultravioleta, lo que provoca que muestren su característica proteína verde luego de haber sido modificados genéticamente.
Al igual que los cerdos los perros transgénicos presentan un color fluorescente el cual se puede constatar en la oscuridad bajo una luz ultravioleta de la noche siendo esta la principal característica en la diferenciación de estos animales mientras que a la luz del día muestran una apariencia mucho más común, la explicación a esto se justifica ya que durante su desarrollo los científicos utilizaron una proteína fluorescente muy similar a la producida por algunas anémonas de mar.
Los mosquitos Aedes aegypti transgénicos contienen fragmentos de genes insertados a partir de otros virus y bacterias a diferencia de los mosquitos Aedes aegypti (transmisores del dengue), que la creación de estos insectos los científicos busca reducir el número de mosquitos Aedes aegypti originales y asi minimizar el contagio de la enfermedad.
En las especies acuática podemos mencionar conocida como «pez ángel» la cual al ser modificado genéticamente, adquirió un brillo rosado que se puede apreciar a simple vista y sin necesidad de exponerles a la luz negra, es importante destacar que en todos los peces modificados genéticamente la característica más predominante es su mayor tamaño y volumen respecto a las mismas especies comunes.
Las gallinas modificadas genéticamente presentan como característica principal la ausencia de plumas.
Animales transgénicos ventajas y desventajas
Entre los beneficios o ventajas de los animales transgénicos podemos mencionar:
La clave en la búsqueda de mejores tratamientos, terapias y procedimientos diagnósticos para las enfermedades consiste en el conocimiento detallado del funcionamiento de los genes que las generan, a estos efectos los animales transgénicos representan un valioso aporte a la ciencia específicamente en el área farmacéutica.
Las aplicaciones potenciales y reales que aportan los animales transgénicos son múltiples. En primer lugar, mejoran la investigación básica, ya que facilitan un mayor entendimiento de los mecanismos de funcionamiento y control de los genes. En segundo lugar, benefician la producción animal, permitiendo la obtención de un mayor crecimiento con un menor consumo de energía. Asimismo, permiten modificar específicamente ciertas características de productos alimenticios, como la leche, haciéndolos más adecuados para el consumo humano o más fácilmente transformables por la industria.
Su aplicación alcanza también el ámbito de la Salud y la Higiene o Sanidad, ya que la transgénesis facilita el desarrollo de modelos animales para el estudio de enfermedades humanas o animales, y ayuda en el entendimiento de mecanismos tan importantes como la proliferación y la diferenciación celular. Finalmente, abre también nuevas aplicaciones para la industria, permitiendo la transformación de animales en biorreactores para la producción de proteínas de interés terapéutico e industrial con importantes implicaciones futuras.
La posibilidad de realizar ensayos de seguridad de vacunas y productos químicos.
Los animales transgénicos permiten a los científicos estudiar el desarrollo de las enfermedades en periodos de tiempo mayores y por tanto más realistas.
Las ventajas de los animales transgénicos las podemos sintetizar en las siguientes: Representan una mejora importante para la investigación, desde el punto de vista del conocimiento del genoma, Brindan importantes beneficios para la producción y sanidad animal, Avances en estudios de enfermedades animales y humanas, como el cáncer, Son un gran aporte en la Producción de fármacos, Aportan valor en la donación de órganos y tejidos, Creación de bancos genéticos para evitar la extinción de las especies.
Entre los riesgos o desventajas de los animales transgénicos se presentan:
La protección de especies autóctonas, la transgénesis, como sistema de mejora genética, puede tener las mismas consecuencias negativas que han causado la pérdida de cientos de razas autóctonas en todo el mundo, al introducir otras con mejores características productivas. El desafío de los investigadores es evitar la pérdida del patrimonio genético que garantiza la biodiversidad, ya que en este momento se conocen los medios para evitarlo. Corresponde también a la comunidad científica realizar estudios de impacto medioambiental que permitan beneficiarse de nuevas técnicas, sin que ello ponga en peligro el medio natural.
Las reacciones alérgicas o hipersensibles en algunas personas que se podrían desencadenar como consecuencia de la presencia de genes de otras especies en las proteínas consumidas por los seres humanos al alimentarse y no estar consientes de esto.
Entre los animales transgénicos hasta ahora desarrollados podemos encontrar gallinas sin plumaje, estas aves pueden llegar a tener problemas con el frío en caso de algún cambio de temperatura. La falta de plumas puede generar alguna alteración con respecto a la identidad con otras gallinas con plumas.
- Pocos fetos logran sobrevivir
- Lugar de integración indeterminado (efecto de posición)
- Metilación y falta de expresión
- Mosaicismo (germinal y somático)
- Expresión específica/ectópica
- Expresión variable
- Expresión variable dentro de líneas (variegación)
Las desventajas de los animales transgénicos se pueden sintetizar en: la expresión de nuevas proteínas donde antes no existían puede provocar la aparición de alergias, al modificar especies ya existentes podemos poner en riesgo especies autóctonas, el lugar donde se coloca el nuevo gen en el genoma puede ser indeterminado en algunos casos, entonces los resultados esperados pueden errar, se usan animales vivos, por lo que es primordial hacer un examen ético y determinar cómo de novedoso e importante pueden ser los resultados del experimento.
¿Qué uso tienen los animales transgénicos?
A nivel comercial, el uso que tienen los animales transgénicos es diverso, desde los años 80 la transgénesis ha permitido a los científicos investigar en la mutación de ciertas especies con el fin de que el beneficio de sus producciones animales sea mayor. Por ejemplo, se implantan transgenes para fortalecer el sistema inmunológico del animal y hacerlo resistente o inmune a ciertas enfermedades. En ciertos casos la inmunidad puede transmitirse a sus descendientes. En otros casos se les implantan hormonas del crecimiento para que crezcan más y a mayor velocidad.
Con fines terapéuticos la modificación genética de animales se utiliza para avanzar en el tratamiento de enfermedades o generar medicamentos. Para el estudio de enfermedades se aísla el gen humano causante de la enfermedad y se inserta en el animal, para que este desarrolle la enfermedad de la misma manera que lo haría un humano. Estos animales transgénicos también pueden utilizarse como bioreactores. Son animales capaces de producir medicamentos o proteínas humanas que ayuden a tratar ciertas enfermedades. Esta técnica, llamada pharming, se introduce la porción de ADN que codifica ese producto en partícula en el animal para que la produzca. Esta técnica se utiliza, por ejemplo, para la producción de insulina.
Adicionalmente a los usos médicos antes descritos de los animales transgénicos son los xenotransplantes. Se implantan genes humanos en los animales para que estos se puedan convertir en posibles donantes de órganos. El rechazo hiperagudo que se produciría por el trasplante de órganos de distintas especies no se produce debido a que los animales llevan en su ADN el antígeno regulatorio del complemento humano. A pesar de ello, el trasplante de órganos entre animales y humanos puede provocar que se transmitan enfermedades animales a los humanos. También se utilizan animales modificados para el ensayo de la seguridad de vacunas y productos químicos antes de utilizarlos en humanos.
Los animales transgénicos para consumo humano
Actualmente, no existe ningún animal transgénico cuyo consumo esté autorizado. A pesar de ello, se está investigando con este objetivo. Científicos de la empresa norteamericana Aqua Bounty Technologies han producido una especie de salmón transgénico que crece el doble que un salmón normal y a mayor velocidad. Este salmón transgénico, llamado “AquAdvantage”, contiene la hormona del crecimiento del salmón Chinook. El gobierno canadiense ha autorizado la producción y exportación de huevos no fértiles de este pez transgénico. A pesar de su producción y venta para consumo humano no esté autorizada.
Animales transgénicos en la actualidad
La Universidad de Nevada es la institución responsable del desarrollo de este animal que en un fututo muy cercano le permitirá a los científicos realizar trasplantes de órganos del animal a seres humanos que así lo requieran. El hígado, el corazón, los pulmones y el cerebro son las partes que más cantidad de material genético comparten con el ser humano.
- La vaca (que da insulina)
Patagonia I: Es el nombre de este animal desarrollado en Argentina en el año 2007 por la empresa Biosidus. Los científicos modificaron su estructura genética para que produjese leche con una especie de insulina muy similar a la que producimos los humanos y necesitan los diabéticos.
- Los Glofish o peces brillantes
La modificación de estos peces en un principio era para detectar la contaminación ambiental, pero ya que este objetivo no fue logrado se les ubico otro objetivo menos ético. Estos peces están modificados con una proteína procedente de las medusas que hacen que brillen ante la luz blanca o ultravioleta.
Desarrollada en Hiroshima Japón en el año 2007 se obtuvo cruzando genes de dos especies de ranas Japonesas. Su utilidad consiste en poder estudiar el efecto de químicos en sus órganos y de mostrar a los científicos el desarrollo del cáncer. Las ranas transparentes ofrecen un método más rápido y más económico para realizar algunos estudios ya que al no tener la necesidad de diseccionarlo, se ahorra mucho tiempo para la toma de decisiones y esto suma vidas.
- El Primate (Andi el primate modificado genéticamente)
Fue desarrollado en el año 2001, lleva en sus genes una proteína fluorescente extraída de un tipo de medusa. Esta modificación genética permite que ciertas células sean fluorescentes al ser expuesta a la aluz del microscopio. En realidad el objetivo buscado era demostrar que se podía alterar la secuencia genética de un ser tan complejo como un primate para introducir luego otras modificaciones que si puedan ser útiles para la cura de determinadas enfermedades como el cáncer y el alzhéimer.
- El salmón que da más carne
La empresa norteamericana Aqua Bounty Technologies ha investigado durante los últimos años para crear un salmón llamado “AquAdvantage”, este pez lleva incorporado el gen del crecimiento del salmón Chinook que provoca que alcance un 200% más de su tamaño normal y en mucho menor tiempo.
- Los cerdos (que pueden donar órganos a seres humanos)
Llamado Somang-i, aun no se ha confirmado que se puedan realizar trasplantes de órganos del animal a seres humanos pero un estudio realizado en Sur Corea ha avanzado enormemente en este campo. Después de varios intentos los científicos han logrado crear un cerdo que produce un antígeno que haría mucho más fácil la aceptación del órgano trasplantado por parte del receptor.
Es una raza de vacas muy musculosas, las cuales no son un animal transgénico porque no se han modificado genéticamente en un Laboratorio. Su existencia es producto de la crianza selectiva por parte de los profesionales juntando al espécimen más grande de esta raza intentando conservar una anomalía genética que provoca hipertrofia muscular en estos animales.
Estas vacas son aptas para el consumo humano y se dice que su carne es mucho más sabrosa que las normales. Debido a su condición genética estos animales desarrollan entre 15 y 20 % más de masa muscular.
- Los Animales transgénicos para xenotrasplantes
El trasplante de órganos, células vivas y tejidos animales a seres humanos se denomina xenotrasplante. Experimentos recientes han puesto de manifiesto que el trasplante de órganos de cerdos transgénicos a babuinos da resultados entre moderados y buenos, lo que mejora las perspectivas de futuro de los trasplantes de órganos de cerdos a seres humanos.
No obstante, estos experimentos y otros usos en tratamientos para la diabetes o trastornos neurodegenerativos como la enfermedad de Parkinson siguen estando en una fase muy incipiente. Aparte de algunas sencillas intervenciones bien conocidas, como el tratamiento de quemaduras graves con células cutáneas humanas cultivadas con células de ratón, en la actualidad la terapia xenogénica únicamente es aceptable en ensayos humanos sujetos a controles muy estrictos.
Uso de animales transgenicos en medicina. Xenotransplantes
Un grupo consultivo de expertos internacionales se reunió en el año 2005 en la Organización Mundial de la Salud (OMS) para examinar los progresos realizados en materia de xenotrasplante. El objetivo principal de esa reunión fue proponer formas en que el organismo sanitario puede ayudar a los países a que adopten medidas más enérgicas para controlar la práctica de los trasplantes xenogénicos, apliquen normas de calidad y seguridad, y promuevan, al mismo tiempo, la realización de más estudios sobre sus posibles usos.
El riesgo más importante de los xenotrasplantes es la transmisión de enfermedades. Es importante recordar que muchas enfermedades infecciosas graves que ha sufrido la humanidad a lo largo de su historia han tenido su origen en los animales. Una vez que un nuevo agente patógeno se introduce en el organismo de un individuo, éste puede propagarse al resto de la población.
Con el fin de controlar esos riesgos, varios países han establecido directrices y mecanismos de vigilancia rigurosos para regular la práctica de xenotrasplantes. Ahora bien, los trasplantes xenogénicos también se realizan en países donde no existe esa vigilancia y donde los materiales y procedimientos utilizados no han sido sometidos a ningún control de calidad y de seguridad. Esto significa, por un lado, que no hay nada que garantice la calidad de los animales de origen y, por otro, que no se efectúa ningún seguimiento del receptor. Es decir, no hay ninguna garantía para el paciente de que los procedimientos empleados sean seguros. El problema adquiere dimensiones mundiales cuando una persona viaja a un país donde se realizan trasplantes xenogénicos sin un control adecuado. El grupo consultivo de la OMS advierte que cualquier trasplante xenogénico que se realice en países que no ejercen un control adecuado entraña riesgos inaceptables de enfermedades infecciosas para la salud pública, y debe impedirse. La cooperación internacional es, sin duda, de suma importancia a la hora de promover el establecimiento de normas estrictas en materia de trasplantes xenogénicos en todas las regiones del mundo. Sin esa vigilancia, los esfuerzos de algunos países para reducir el riesgo al mínimo se verán debilitados por el aumento del número de personas que viaja a países donde la legislación es menos estricta.
La existencia de esos posibles riesgos hizo que los Estados Miembros de la OMS adoptaran en 2004 una resolución en materia de xenotrasplantes. La resolución insta a los Estados Miembros «a que únicamente permitan los trasplantes xenogénicos que estén sometidos a un control reglamentario nacional y a mecanismos de vigilancia eficaces supervisados por las autoridades sanitarias nacionales.
El grupo consultivo de la OMS y los expertos de la Organización concluyeron que los países han de adoptar medidas más enérgicas para poner fin a la realización ilegal de trasplantes xenogénicos y para promover la armonización de medidas de control de calidad y de seguridad. Con el fin de encauzar el potencial real que ofrece este prometedor campo y, al mismo tiempo, reducir al mínimo los riesgos derivados de prácticas indebidas y de eficacia no comprobada, se ha revisado un plan de acción destinado a ayudar a los Estados Miembros a que apliquen la resolución de la OMS mediante lo siguiente:
-recopilar un conjunto de directrices y recomendaciones actualizadas destinadas a las autoridades sanitarias y a los órganos nacionales de reglamentación en materia de trasplantes xenogénicos;
-mejorar los métodos de obtención y difusión de información sobre la práctica del xenotrasplante: resultados satisfactorios y posibles riesgos;
-sensibilizar a las autoridades sanitarias nacionales y promover la adopción de normas éticas rigurosas y de prácticas bien reguladas
Entre los Animales transgénicos que presentan mejores pronósticos para obtener la madurez científica, perisología y aprobación de la legislación en los países requerida para realizar trasplantes de órganos de estos animales a seres humanos podemos citar:
Animales transgénicos como productores de leche modificada
Una vaca modificada genéticamente produce leche hipoalergénica: Daisy, creada en Nueva Zelanda, elimina la proteína que suele causar reacciones en bebés. Es una vaca modificada genéticamente y se ha hecho un hueco en la historia de la ciencia al dar leche hipoalergénica. Investigadores del AgResearch, un instituto de investigación dependiente del Gobierno de Nueva Zelanda, anunciaron en octubre del 2012 el desarrollo de este animal trasgénico. Los dos problemas más frecuentes ligados al consumo de leche son la intolerancia a la lactosa (un tipo de azúcar) y la alergia a alguna de sus proteínas (que desarrollan entre el 2% y el 3% de los niños menores de un año). A esta segunda cuestión se dirige la tarea desarrollada por el equipo neozelandés. En concreto, los esfuerzos se han centrado en la beta-lactoglobulina (BLG), una proteína con propiedades alergénicas presente en el suero de la leche de vaca y que no se encuentra en la leche materna.
Los investigadores modificaron la estructura genética de Daisy. Introdujeron dos microARN, unas moléculas que, como explica el profesor de genética de la Universitat de València, Manuel Pérez-Alonso, tienen la facultad de inhibir la expresión de un gen, en este caso, del responsable de la producción de la proteína BLG. Como resultado de ello, la leche de Daisy, una vez analizada, “no registró niveles detectables de la proteína BLG”, según los autores del trabajo.
Hasta ahora, la industria láctea ha reducido el potencial alérgico de la leche mediante procesos químicos que, según señala este estudio, «son más costosos» y «pueden dejar en la leche un sabor amargo». También existen otras técnicas de manipulación de genes, llamada recombinación homóloga, que elimina la proteína BLG, en vez de reducirla como hace esta nueva técnica. Los investigadores indican que «este sistema no está dando buenos resultados». La vaca (aún es una ternera) es demasiado joven como para ser ordeñada, por lo que fue estimulada artificialmente con hormonas para obtener las pequeñas muestras de leche que fueron estudiadas. “Ahora queremos criar y alimentar al animal para, en un tiempo, con lactancia natural, volver a practicar análisis”, indican los investigadores. Otra de las cuestiones pendientes de evaluar con mayor profundidad consiste en determinar por qué Daisy nació sin cola, una malformación muy rara en estos animales.
El trabajo ha cosechado críticas de grupos contrarios a la manipulación genética y ecologistas. Steffan Browning, diputado del Partido Verde neozelandés, considera que la investigación pone en peligro la gran reputación que tiene su país como productor de alimentos ecológicos, que generan 828 millones de dólares anuales (640 millones de euros), principalmente gracias a sus exportaciones. A estas objeciones se unen las de GE Free New Zealand, organización que alerta de que el experimento elimina una proteína necesaria para el desarrollo de la vaca. Además, existe otro debate relacionado con la explotación industrial de esta tecnología. “Una cosa es el interés científico y otra su posible aplicación”, indica Javier Cañón, catedrático de Genética de la facultad de Veterinaria de la Universidad Complutense. “No parece una técnica económicamente asumible por los sistemas de producción animal actuales”.
Adicionalmente, en la actualidad se ha desarrollado en la Argentina una vaca (que da insulina): Patagonia I es el nombre de este animal desarrollado en el año 2007 por la empresa Biosidus. Los científicos modificaron su estructura genética para que produjese leche con una especie de insulina muy similar a la que producimos los humanos y necesitan los diabéticos.
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