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animal modificado genéticamente

Los animales modificados genéticamente son aquellos que han sido modificados genéticamente para diversos fines, como la producción de fármacos, el aumento del rendimiento, el in...

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Los animales modificados genéticamente son aquellos que han sido modificados genéticamente para diversos fines, como la producción de fármacos, el aumento del rendimiento, el incremento de la resistencia a las enfermedades, etc. La gran mayoría de los animales modificados genéticamente se encuentran en fase de investigación, mientras que el número de animales próximos a comercializarse sigue siendo reducido. [ 1 ]

Producción

El proceso de ingeniería genética de mamíferos es lento, tedioso y costoso. [ 2 ] Al igual que con otros organismos genéticamente modificados (OGM), primero los ingenieros genéticos deben aislar el gen que desean insertar en el organismo huésped. Este puede obtenerse de una célula que contenga el gen [ 3 ] o sintetizarse artificialmente . [ 4 ] Si el gen elegido o el genoma del organismo donante ha sido bien estudiado, puede que ya esté disponible en una biblioteca genética . El gen se combina entonces con otros elementos genéticos, incluyendo una región promotora y terminadora y, por lo general, un marcador seleccionable . [ 5 ]

Existen diversas técnicas para insertar el gen aislado en el genoma del huésped . En animales, el ADN generalmente se inserta mediante microinyección , donde se puede inyectar a través de la envoltura nuclear de la célula directamente en el núcleo , o mediante el uso de vectores virales . [ 6 ] Los primeros animales transgénicos se produjeron inyectando ADN viral en embriones y luego implantándolos en hembras. [ 7 ] Es necesario asegurar que el ADN insertado esté presente en las células madre embrionarias . [ 8 ] El embrión se desarrollaría y se esperaría que parte del material genético se incorporara a las células reproductivas. Luego, los investigadores tendrían que esperar hasta que el animal alcanzara la edad reproductiva y luego se analizaría la descendencia para detectar la presencia del gen en cada célula, utilizando PCR , hibridación Southern y secuenciación de ADN . [ 9 ]

Las nuevas tecnologías están haciendo que las modificaciones genéticas sean más fáciles y precisas. [ 2 ] Se han desarrollado técnicas de focalización genética , que crean rupturas de doble cadena y aprovechan los sistemas naturales de reparación por recombinación homóloga de las células , para dirigir la inserción a ubicaciones exactas . La edición del genoma utiliza nucleasas diseñadas artificialmente que crean rupturas en puntos específicos. Hay cuatro familias de nucleasas diseñadas: meganucleasas , [ 10 ] [ 11 ] nucleasas de dedos de zinc , [ 12 ] [ 13 ] nucleasas efectoras tipo activador de la transcripción (TALENs), [ 14 ] [ 15 ] y el sistema Cas9-ARN guía (adaptado de CRISPR ). [ 16 ] [ 17 ] TALEN y CRISPR son los dos más utilizados y cada uno tiene sus propias ventajas. [ 18 ] TALENs tienen mayor especificidad de objetivo [ 19 ] , mientras que CRISPR es más fácil de diseñar y más eficiente. [ 18 ] El desarrollo del sistema de edición genética CRISPR-Cas9 ha reducido efectivamente a la mitad el tiempo necesario para desarrollar animales genéticamente modificados. [ 20 ]

En 1974, Rudolf Jaenisch creó el primer animal modificado genéticamente.

Los humanos han domesticado animales desde alrededor del 12.000 a. C., utilizando la cría selectiva o selección artificial (en contraste con la selección natural ). El proceso de cría selectiva , en el que se utilizan organismos con rasgos deseados (y por lo tanto con los genes deseados ) para criar la siguiente generación y no se crían organismos que carecen del rasgo, es un precursor del concepto moderno de modificación genética [ 21 ] : 1 Diversos avances en genética permitieron a los humanos alterar directamente el ADN y por lo 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 . [ 22 ] [ 23 ]

En 1974, Rudolf Jaenisch creó un ratón transgénico introduciendo ADN extraño en su embrión , convirtiéndolo en el primer animal transgénico del mundo. [ 24 ] [ 25 ] Sin embargo, pasaron otros ocho años antes de que se desarrollaran ratones transgénicos que transmitieran el transgén a su descendencia. [ 26 ] [ 27 ] En 1984 se crearon ratones genéticamente modificados que portaban oncogenes clonados , lo que los predisponía a desarrollar cáncer. [ 28 ] En 1989 se crearon ratones con genes inactivados ( ratones knockout ). El primer ganado transgénico se produjo en 1985 [ 29 ] y el primer animal en sintetizar proteínas transgénicas en su leche fueron ratones, [ 30 ] modificados genéticamente para producir activador tisular del plasminógeno humano en 1987. [ 31 ]

El primer animal genéticamente modificado que se comercializó fue el GloFish , un pez cebra con un gen fluorescente añadido que le permite brillar en la oscuridad bajo luz ultravioleta . [ 32 ] Se lanzó al mercado estadounidense en 2003. [ 33 ] El primer animal genéticamente modificado aprobado para uso alimentario fue el salmón AquAdvantage en 2015. [ 34 ] [ 35 ] El salmón fue transformado con un gen regulador de la hormona del crecimiento de un salmón Chinook del Pacífico y un promotor de un bacalao de mar que le permite crecer durante todo el año en lugar de solo durante la primavera y el verano. [ 36 ]

Mamíferos

Algunas quimeras , como el ratón con manchas que se muestra, se crean mediante técnicas de modificación genética como la focalización de genes .

Los mamíferos transgénicos 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 mascotas genéticamente modificadas. [ 37 ]

Medicamento

Los mamíferos son los mejores modelos para las enfermedades humanas, lo que hace que los modificados genéticamente sean vitales para el descubrimiento y desarrollo de curas y tratamientos para 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 comunes utilizados en la investigación biomédica , ya que son baratos y fáciles de manipular. Ejemplos incluyen ratones humanizados creados por xenotrasplante de productos genéticos humanos, para ser utilizados como híbridos murinos humano-animales para obtener información relevante en el contexto in vivo para la comprensión de la fisiología y patologías específicas humanas. [ 38 ] Los cerdos también son un buen objetivo, porque tienen un tamaño corporal, características anatómicas, fisiología , respuesta fisiopatológica y dieta similares. [ 39 ] Los primates no humanos son los organismos modelo más similares a los humanos, pero hay menos aceptación pública para usarlos como animales de investigación. [ 40 ] En 2009, los científicos anunciaron que habían transferido con éxito un gen a una especie de primate ( titíes ) y producido por primera vez una línea estable de primates transgénicos de cría. [ 41 ] [ 42 ] Su primer objetivo de investigación para estos titíes fue la enfermedad de Parkinson , pero también estaban considerando la esclerosis lateral amiotrófica y la enfermedad de Huntington . [ 43 ]

Cerdo transgénico para la producción de queso

Las proteínas humanas expresadas en mamíferos tienen más probabilidades de ser 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 sanguíneos durante la cirugía o el parto y se extrajo de la leche de cabra. [ 44 ] La alfa-1-antitripsina humana es otra proteína que se utiliza en el tratamiento de personas con esta deficiencia. [ 45 ] Otra área es 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 retrovirus [ 46 ] o para que tengan modificaciones que reduzcan la probabilidad de rechazo. [ 47 ] [ 48 ] Se está considerando el trasplante de pulmones de cerdos modificados genéticamente a humanos. [ 49 ] [ 50 ] Incluso existe la posibilidad de crear cerdos quiméricos que puedan transportar órganos humanos. [ 39 ] [ 51 ]

Ganado

El ganado se modifica con la intención de mejorar características de importancia económica, como la tasa de crecimiento, la calidad de la carne, la composición de la leche, la resistencia a las enfermedades y la supervivencia. Se han modificado genéticamente animales para que crezcan más rápido, sean más sanos [ 52 ] y resistan las enfermedades. [ 53 ] Las modificaciones también han mejorado la producción de lana de las ovejas y la salud de la ubre de las vacas. [ 1 ]

Se han modificado genéticamente cabras para producir leche con proteínas de seda resistentes, similares a las de una telaraña. [ 54 ] La secuencia genética de la cabra se modificó utilizando cordones umbilicales frescos de cabritos 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. [ 55 ]

Enviropig fue una línea genéticamente mejorada de cerdos Yorkshire en Canadá creada con la capacidad de digerir el fósforo vegetal de manera más eficiente que los cerdos Yorkshire convencionales. [ 56 ] [ 57 ] El constructo transgénico A que consiste en un promotor expresado en la glándula parótida murina y el gen de la fitasa de Escherichia coli se introdujo en el embrión de cerdo mediante microinyección pronuclear . [ 58 ] Esto hizo que los cerdos produjeran la enzima fitasa , que descompone el fósforo indigerible, en su saliva. [ 56 ] [ 59 ] Como resultado, excretan entre un 30 y un 70 % menos de fósforo en el estiércol dependiendo de la edad y la dieta. [ 56 ] [ 59 ] Las concentraciones más bajas de fósforo en la escorrentía superficial reducen el crecimiento de algas , porque el fósforo es el nutriente limitante para las algas. [ 56 ] Debido a que las algas consumen grandes cantidades de oxígeno, el crecimiento excesivo puede resultar en zonas muertas para los peces. La financiación del programa Enviropig finalizó en abril de 2012, [ 60 ] y como no se encontraron nuevos socios, los cerdos fueron sacrificados. [ 61 ] Sin embargo, el material genético se almacenará en el Programa Canadiense de Repositorio de Genética Agrícola. En 2006, se modificó genéticamente un cerdo para producir ácidos grasos omega-3 mediante la expresión de un gen de nematodo . [ 62 ]

Herman el Toro en exhibición en el Centro de Biodiversidad Naturalis.

En 1990, se desarrolló el primer bovino transgénico del mundo , Herman el Toro. Herman fue modificado genéticamente mediante la microinyección de células embrionarias con el gen humano que codifica la lactoferrina . El Parlamento holandés cambió la ley en 1992 para permitir que Herman se reprodujera. Ocho terneros nacieron en 1994 y todos heredaron el gen de la lactoferrina. [ 63 ] Con los sementales posteriores, Herman engendró un total de 83 terneros. [ 64 ] La ley holandesa exigía que Herman fuera sacrificado al concluir el experimento . Sin embargo, el entonces Ministro de Agricultura holandés, Jozias van Aartsen , le concedió un indulto con la condición de que no tuviera más descendencia después de que el público y los científicos se unieran en su defensa. [ 64 ] Junto con las vacas clonadas llamadas Holly y Belle, vivió su retiro en Naturalis , el Museo Nacional de Historia Natural en Leiden. [ 64 ] El 2 de abril de 2004, Herman fue eutanasiado por veterinarios de la Universidad de Utrecht debido a que padecía osteoartritis . [ 65 ] [ 64 ] En el momento de su muerte, Herman era uno de los toros más viejos de los Países Bajos. [ 65 ] La piel de Herman ha sido conservada y montada por taxidermistas y se exhibe permanentemente en Naturalis. Dicen que representa el comienzo de una nueva era en la forma en que el hombre se relaciona con la naturaleza, un ícono del progreso científico y el posterior debate público sobre estos temas. [ 65 ]

Investigadores han desarrollado ganado lechero transgénico para crecer sin cuernos (a veces denominado " mocho ") que pueden causar lesiones a los granjeros y otros animales. Se tomó ADN del genoma del ganado Red Angus , conocido por suprimir el crecimiento de los cuernos, y se insertó en células tomadas de un toro Holstein de élite llamado "Randy". Cada una de las crías será un clon de Randy, pero sin sus cuernos, y su descendencia también debería ser sin cuernos. [ 66 ] En 2011, científicos chinos generaron vacas lecheras modificadas genéticamente con genes de seres humanos para producir leche que sería igual a la leche materna humana. [ 67 ] Esto podría beneficiar potencialmente a las madres que no pueden producir leche materna pero quieren que sus hijos tengan leche materna en lugar de fórmula. [ 68 ] [ 69 ] Los investigadores afirman que estas vacas transgénicas son idénticas a las vacas normales. [ 70 ] Dos meses después, científicos de Argentina presentaron a Rosita, una vaca transgénica que incorpora dos genes humanos, para producir leche con propiedades similares a la leche materna humana. [ 69 ] En 2012, investigadores de Nueva Zelanda también desarrollaron una vaca genéticamente modificada que producía leche sin alérgenos. [ 71 ]

En 2016, Jayne Raper y un equipo anunciaron la primera vaca transgénica tolerante a la tripanosomiasis del mundo. Este equipo, integrado por el Instituto Internacional de Investigación Ganadera , el Colegio Rural de Escocia , el Centro de Genética y Salud Ganadera Tropical del Instituto Roslin y la Universidad de la Ciudad de Nueva York , anunció el nacimiento de un toro Boran keniano que ya había tenido dos crías. Tumaini, cuyo nombre proviene de la palabra suajili para "esperanza", porta un factor tripanolítico de un babuino mediante CRISPR/Cas9 . [ 72 ] [ 73 ]

En octubre de 2017, científicos chinos anunciaron que utilizaron la tecnología de edición genética CRISPR para crear una línea de cerdos con una mejor regulación de la temperatura corporal, lo que resultó en aproximadamente un 24 % menos de grasa corporal que el ganado típico. [ 74 ]

Investigación

Los científicos han modificado genéticamente varios organismos, incluidos algunos mamíferos, para incluir la proteína verde fluorescente (GFP), con fines de investigación. [ 75 ] La GFP y otros genes reporteros similares permiten una fácil visualización y localización de los productos de la modificación genética. [ 76 ] Se han criado cerdos fluorescentes para estudiar trasplantes de órganos humanos, regeneración de células fotorreceptoras oculares y otros temas. [ 77 ] En 2011 se crearon gatos verdes fluorescentes para encontrar terapias para el VIH/SIDA y otras enfermedades [ 78 ] ya que el virus de la inmunodeficiencia felina (VIF) está relacionado con el VIH. [ 79 ] Investigadores de la Universidad de Wyoming han desarrollado una forma de incorporar los genes de hilado de seda de las arañas en las cabras, lo que permite a los investigadores obtener la proteína de seda de la leche de las cabras para una variedad de aplicaciones. [ 80 ]

Conservación

Se ha propuesto la modificación genética del virus del mixoma para conservar los conejos silvestres europeos en la península ibérica y ayudar a regularlos en Australia. Para proteger a la especie ibérica de enfermedades virales, el virus del mixoma se modificó genéticamente para inmunizar a los conejos, mientras que en Australia el mismo virus se modificó genéticamente para reducir la fertilidad en la población de conejos australianos. [ 81 ] También se ha sugerido que la ingeniería genética podría usarse para revivir animales extintos . Consiste en cambiar el genoma de un pariente vivo cercano para que se asemeje al extinto y actualmente se está intentando con la paloma migratoria . [ 82 ] Se han añadido genes asociados con el mamut lanudo al genoma de un elefante africano , aunque el investigador principal afirma que no tiene intención de usar elefantes vivos. [ 83 ]

Humanos

La terapia génica [ 84 ] utiliza virus modificados genéticamente para administrar genes que pueden curar enfermedades en humanos. Aunque la terapia génica es todavía relativamente nueva, ha tenido algunos éxitos. Se ha utilizado para tratar trastornos genéticos como la inmunodeficiencia combinada grave [ 85 ] y la amaurosis congénita de Leber . [ 86 ] También se están desarrollando tratamientos para una variedad de otras enfermedades actualmente incurables, como la fibrosis quística , [ 87 ] la anemia falciforme , [ 88 ] la enfermedad de Parkinson , [ 89 ] [ 90 ] el cáncer , [ 91] [ 92 ] [ 93 ] la diabetes , [ 94 ] la enfermedad cardíaca , [ 95 ] y la distrofia muscular . [ 96 ] Estos tratamientos solo afectan a las células somáticas , lo que significa que cualquier cambio no sería hereditario. La terapia génica de la línea germinal da como resultado que cualquier cambio sea hereditario, lo que ha generado preocupaciones dentro de la comunidad científica. [ 97 ] [ 98 ] En 2015, se utilizó CRISPR para editar el ADN de embriones humanos no viables . [ 99 ] [ 100 ] En noviembre de 2018, He Jiankui anunció que había editado los genomas de dos embriones humanos para intentar desactivar el gen CCR5 , que codifica un receptor que el VIH utiliza para entrar en las células. Dijo que las gemelas Lulu y Nana habían nacido unas semanas antes y que portaban copias funcionales de CCR5 junto con CCR5 desactivado ( mosaicismo ), y que aún eran vulnerables al VIH. El trabajo fue ampliamente condenado como poco ético, peligroso y prematuro. [ 101 ]

Pez

Los peces modificados genéticamente se utilizan para la investigación científica, como mascotas y como fuente de alimento. La acuicultura es una industria en crecimiento que actualmente provee más de la mitad del pescado consumido en todo el mundo. [ 102 ] Mediante la ingeniería genética, es posible aumentar las tasas de crecimiento, reducir la ingesta de alimento, eliminar propiedades alergénicas , aumentar la tolerancia al frío y proporcionar resistencia a las enfermedades.

Detección de la contaminación

Los peces también pueden utilizarse para detectar la contaminación acuática o funcionar como biorreactores. [ 103 ] Varios grupos han estado desarrollando peces cebra para detectar la contaminación mediante la unión de proteínas fluorescentes a genes activados por la presencia de contaminantes. Los peces brillarán y podrán utilizarse como sensores ambientales. [ 104 ] [ 105 ]

Mascotas

El GloFish es una marca de pez cebra fluorescente genéticamente modificado con colores fluorescentes rojo brillante, verde y naranja. Fue desarrollado originalmente por un grupo para detectar la contaminación, pero ahora forma parte del comercio de peces ornamentales, convirtiéndose en el primer animal genéticamente modificado disponible públicamente como mascota cuando se lanzó al mercado en 2003. [ 106 ]

Investigación

Los peces transgénicos se utilizan ampliamente en la investigación básica en genética y desarrollo. Dos especies de peces, el pez cebra y el medaka , son las más comúnmente modificadas, porque tienen coriones ópticamente transparentes (membranas en el huevo), se desarrollan rápidamente y el embrión de una célula es fácil de ver y microinyectar con ADN transgénico. [ 107 ] El pez cebra es un organismo modelo para procesos de desarrollo, regeneración , genética, comportamiento, mecanismos de enfermedades y pruebas de toxicidad. [ 108 ] Su transparencia permite a los investigadores observar etapas de desarrollo, funciones intestinales y crecimiento tumoral. [ 109 ] [ 110 ] La generación de protocolos transgénicos (organismo completo, células o tejidos específicos, marcados con genes reporteros) ha aumentado el nivel de información obtenida al estudiar estos peces. [ 111 ]

Crecimiento

Se han desarrollado peces transgénicos con promotores que impulsan la sobreproducción de la hormona de crecimiento "para todos los peces" para su uso en la industria acuícola , con el fin de aumentar la velocidad de desarrollo y potencialmente reducir la presión pesquera sobre las poblaciones silvestres. Esto ha dado como resultado una mejora drástica del crecimiento en varias especies, incluyendo el salmón , [ 112 ] la trucha , [ 113 ] y la tilapia . [ 114 ]

AquaBounty Technologies ha producido un salmón que puede madurar en la mitad de tiempo que el salmón salvaje. [ 115 ] El pez es un salmón del Atlántico con un gen de salmón Chinook ( Oncorhynchus tshawytscha ) insertado. Esto permite que el pez produzca hormonas de crecimiento durante todo el año en comparación con el pez de tipo salvaje que produce la hormona solo durante parte del año. [ 116 ] El pez también tiene un segundo gen insertado del pez anguila que actúa como un interruptor de "encendido" para la hormona. [ 116 ] Los peces anguila también tienen proteínas anticongelantes en su sangre, lo que permite que el salmón transgénico sobreviva en aguas cercanas al punto de congelación y continúe su desarrollo. [ 117 ] Un salmón de tipo salvaje tarda de 24 a 30 meses en alcanzar el tamaño comercial (4-6  kg), mientras que los productores del salmón transgénico dicen que solo requiere 18 meses para que el pez transgénico alcance ese tamaño. [ 117 ] [ 118 ] [ 119 ] En noviembre de 2015, la FDA de los EE. UU. aprobó el salmón AquAdvantage para su producción, venta y consumo comerciales, [ 120 ] el primer alimento transgénico no vegetal en ser comercializado. [ 121 ]

AquaBounty afirma que para evitar que los peces genéticamente modificados se reproduzcan accidentalmente con salmones salvajes, todos los peces serán hembras y reproductivamente estériles, [ 119 ] aunque un pequeño porcentaje de las hembras puede permanecer fértil. [ 116 ] Algunos opositores al salmón transgénico lo han apodado el "pez Frankenstein". [ 116 ] [ 122 ]

Insectos

Investigación

En la investigación biológica, las moscas de la fruta transgénicas ( Drosophila melanogaster ) son organismos modelo utilizados para estudiar los efectos de los cambios genéticos en el desarrollo. [ 123 ] A menudo se prefieren las moscas de la fruta a otros animales debido a su ciclo de vida corto y sus bajos requerimientos de mantenimiento. También tienen un genoma relativamente simple en comparación con muchos vertebrados , con típicamente solo una copia de cada gen, lo que facilita el análisis fenotípico. [ 124 ] Drosophila se ha utilizado para estudiar genética y herencia, desarrollo embrionario, aprendizaje, comportamiento y envejecimiento. [ 125 ] Los transposones (particularmente los elementos P) están bien desarrollados en Drosophila y proporcionaron un método temprano para agregar transgenes a su genoma, aunque esto ha sido reemplazado por técnicas de edición genética más modernas. [ 126 ]

Control de la población

Debido a su importancia para la salud humana, los científicos están buscando formas de controlar los mosquitos mediante ingeniería genética. Se han desarrollado mosquitos resistentes a la malaria en el laboratorio. [ 127 ] insertando un gen que reduce el desarrollo del parásito de la malaria [ 128 ] y luego usando endonucleasas homing para propagar rápidamente ese gen en toda la población de machos (conocido como impulso genético ). [ 129 ] Esto se ha llevado más allá al reemplazarlo por un gen letal. [ 130 ] [ 131 ] En ensayos, las poblaciones de mosquitos Aedes aegypti , el portador más importante del dengue y del virus Zika, se redujeron entre un 80% y un 90%. [ 132 ] [ 133 ] [ 131 ] Otro enfoque es usar la técnica del insecto estéril , en la que los machos modificados genéticamente para ser estériles compiten con los machos viables para reducir el número de individuos. [ 134 ]

Otras plagas de insectos que constituyen objetivos atractivos son las polillas . Las polillas del repollo causan daños por valor de entre 4 y 5 mil millones de dólares al año en todo el mundo. [ 135 ] El enfoque es similar al de los mosquitos, donde se liberarán machos transformados con un gen que impide que las hembras alcancen la madurez. [ 136 ] Se sometieron a ensayos de campo en 2017. [ 135 ] Anteriormente se han liberado polillas modificadas genéticamente en ensayos de campo. [ 137 ] Una cepa de gusano rosado del algodón que fue esterilizada con radiación fue modificada genéticamente para expresar una proteína fluorescente roja, lo que facilita a los investigadores su monitoreo. [ 138 ]

Industria

El gusano de seda, la etapa larvaria de Bombyx mori , es un insecto de gran importancia económica en la sericultura . Los científicos están desarrollando estrategias para mejorar la calidad y la cantidad de la seda. También existe la posibilidad de utilizar la maquinaria de producción de seda para fabricar otras proteínas valiosas. [ 139 ] Las proteínas expresadas por los gusanos de seda incluyen: albúmina sérica humana , cadena α del colágeno humano , anticuerpo monoclonal de ratón y N-glicanasa . [ 140 ] Se han creado gusanos de seda que producen seda de araña , una seda más resistente pero extremadamente difícil de cosechar, [ 141 ] e incluso sedas novedosas. [ 142 ]

Pájaros

Los intentos de producir aves genéticamente modificadas comenzaron antes de 1980. [ 143 ] Se han modificado genéticamente pollos para diversos fines. Esto incluye el estudio del desarrollo embrionario , [ 144 ] la prevención de la transmisión de la gripe aviar [ 145 ] y la obtención de información evolutiva mediante ingeniería inversa para recrear fenotipos similares a los de los dinosaurios. [ 146 ] Un pollo transgénico que produce el fármaco Kanuma , una enzima que trata una enfermedad rara, en su huevo, obtuvo la aprobación regulatoria en 2015. [ 147 ]

Control de enfermedades

Un posible uso de las aves transgénicas podría ser la reducción de la propagación de enfermedades aviares. Investigadores del Instituto Roslin han producido una cepa de pollos transgénicos ( Gallus gallus domesticus ) que no transmite la gripe aviar a otras aves; sin embargo, estas aves siguen siendo susceptibles a contraerla. La modificación genética consiste en una molécula de ARN que impide la reproducción del virus imitando la región del genoma del virus de la gripe que controla la replicación. Se la denomina "señuelo" porque desvía la enzima del virus de la gripe, la polimerasa , de las funciones necesarias para la replicación viral. [ 148 ]

Perspectivas evolutivas

Un equipo de genetistas liderado por el paleontólogo Jack Horner de la Universidad de Montana busca modificar un pollo para que exprese varias características presentes en los maniraptores ancestrales pero ausentes en las aves modernas, como dientes y una cola larga, [ 149 ] creando lo que se ha denominado un "pollosaurio". [ 150 ] Proyectos paralelos han producido embriones de pollo que expresan cráneo, [ 151 ] patas, [ 146 ] y anatomía del pie similares a las de los dinosaurios . [ 152 ] En 2023, Horner afirmó haber logrado crear colas de pollo más largas y expresó cautela respecto a futuros desarrollos. [ 153 ]

Determinación del sexo en el huevo

La edición genética es una posible herramienta en la industria de la cría de gallinas ponedoras para ofrecer una alternativa al sacrificio de pollitos . Con esta tecnología, a las gallinas reproductoras se les introduce un marcador genético que solo se transmite a la descendencia masculina. Estos machos pueden identificarse durante la incubación y eliminarse del suministro de huevos, de modo que solo nazcan hembras. Por ejemplo, la empresa emergente israelí eggXYt utiliza CRISPR para introducir un biomarcador en los huevos machos que los hace brillar bajo ciertas condiciones. [ 154 ] Es importante destacar que la gallina ponedora resultante y los huevos que produce no están modificados genéticamente. El Director General de Salud y Seguridad Alimentaria de la Unión Europea ha confirmado que los huevos elaborados de esta manera pueden comercializarse, [ 155 ] aunque ninguno está disponible comercialmente a junio de 2023. [ 156 ]

Anfibios

Los primeros experimentos que desarrollaron con éxito anfibios transgénicos en embriones comenzaron en la década de 1980 con Xenopus laevis . [ 157 ] Posteriormente, en 2006 se produjeron ajolotes transgénicos de línea germinal en Ambystoma mexicanum utilizando una técnica llamada transgénesis mediada por I-SceI que utiliza la enzima endonucleasa I-SceI que puede romper el ADN en sitios específicos y permitir la inserción de ADN extraño en el genoma. [ 158 ] Tanto Xenopus laevis como Ambystoma mexicanum son organismos modelo utilizados para estudiar la regeneración . Además, se han producido líneas transgénicas en otras salamandras , incluyendo el tritón japonés Pyrrhogaster y Pleurodeles watl . [ 159 ] Las ranas genéticamente modificadas, en particular Xenopus laevis y Xenopus tropicalis , se utilizan en biología del desarrollo . Las ranas GM también pueden utilizarse como sensores de contaminación, especialmente para sustancias químicas disruptoras endocrinas . [ 160 ] Hay propuestas para usar ingeniería genética para controlar los sapos de caña en Australia . [ 161 ] [ 162 ] Muchas líneas de X. laevis transgénico se usan para estudiar inmunología para abordar cómo las bacterias y los virus causan enfermedades infecciosas en el X. laevis Research Resource for Immunobiology (XLRRI) del Centro Médico de la Universidad de Rochester. [ 163 ] Los anfibios también se pueden usar para estudiar y validar vías de señalización regenerativas como la vía Wnt . [ 164 ] [ 163 ] Las capacidades de cicatrización de heridas de los anfibios tienen muchas aplicaciones prácticas y potencialmente pueden proporcionar una base para la reparación sin cicatrices en cirugía plástica humana, como el tratamiento de la piel de pacientes con quemaduras. [ 165 ]

Anfibios como X. laevis son adecuados para la embriología experimental porque tienen embriones grandes que pueden manipularse y observarse fácilmente durante el desarrollo. [ 166 ] En experimentos con ajolotes, a menudo se utilizan mutantes con piel pigmentada blanca porque su piel semitransparente proporciona un método eficiente de visualización y seguimiento para proteínas marcadas con fluorescencia como GFP . [ 158 ] Los anfibios no siempre son ideales en lo que respecta a los recursos necesarios para producir animales genéticamente modificados; junto con el tiempo de generación de uno a dos años, Xenopus laevis puede considerarse menos que ideal para experimentos transgénicos debido a su genoma pseudotetraploide . [ 166 ] Debido a que los mismos genes aparecen varias veces en el genoma, la probabilidad de que los experimentos de mutagénesis funcionen es menor. [ 167 ] Los métodos actuales de congelación y descongelación de esperma de ajolote los vuelven no funcionales, lo que significa que las líneas transgénicas deben mantenerse en una instalación y esto puede ser bastante costoso. [ 158 ] [ 168 ] La producción de ajolotes transgénicos presenta muchos desafíos debido al gran tamaño de su genoma. [ 168 ] Los métodos actuales para generar ajolotes transgénicos se limitan a la integración aleatoria del casete del transgén en el genoma, lo que puede conducir a una expresión desigual o al silenciamiento. [ 159 ] Las duplicaciones de genes también complican los esfuerzos para generar eliminaciones génicas eficientes . [ 168 ]

A pesar de los costos, los ajolotes tienen capacidades regenerativas únicas y, en última instancia, proporcionan información útil para comprender la regeneración de tejidos porque pueden regenerar sus extremidades, médula espinal, piel, corazón, pulmones y otros órganos. [ 168 ] [ 169 ] Los ajolotes mutantes que ocurren naturalmente, como la cepa blanca que se usa a menudo en la investigación, tienen una mutación transcripcional en el locus del gen Edn3. [ 170 ] A diferencia de otros organismos modelo, las primeras células marcadas con fluorescencia en los ajolotes fueron células musculares diferenciadas en lugar de embriones. En estos experimentos iniciales a principios de la década de 2000, los científicos pudieron visualizar la regeneración de células musculares en la cola del ajolote usando una técnica de microinyección, pero no se pudo rastrear a las células durante todo el curso de regeneración debido a condiciones demasiado severas que causaron la muerte celular temprana en las células marcadas. [ 159 ] [ 171 ] Aunque el proceso de producir ajolotes transgénicos fue un desafío, los científicos pudieron marcar células durante períodos más prolongados utilizando una técnica de transfección de plásmidos, que implica inyectar ADN en células utilizando un pulso eléctrico en un proceso llamado electroporación . Se cree que la transfección de células de ajolote es más difícil debido a la composición de la matriz extracelular (MEC). Esta técnica permite marcar células de la médula espinal y es muy importante para estudiar la regeneración de extremidades en muchas otras células; se ha utilizado para estudiar el papel del sistema inmunitario en la regeneración. Utilizando enfoques de eliminación génica , los científicos pueden dirigir regiones específicas del ADN utilizando técnicas como CRISPR/Cas9 para comprender la función de ciertos genes basándose en la ausencia del gen de interés. Por ejemplo, la eliminación génica del gen Sox2 confirma el papel de esta región en la amplificación de células madre neurales en el ajolote. La tecnología para realizar inactivaciones génicas condicionales más complejas, o inactivaciones condicionales que otorgan al científico control espaciotemporal del gen, aún no es adecuada para los ajolotes. [ 168 ] Sin embargo, la investigación en este campo continúa desarrollándose y se ve facilitada por la reciente secuenciación del genoma y los recursos creados para los científicos, incluidos los portales de datos que contienen ensamblajes de referencia del genoma y el transcriptoma del ajolote para identificar ortólogos . [ 172 ] [ 173 ]

Nematodos

El nematodo Caenorhabditis elegans es uno de los principales organismos modelo para la investigación en biología molecular . [ 174 ] La interferencia de ARN (ARNi) se descubrió en C. elegans [ 175 ] y se puede inducir simplemente alimentándolos con bacterias modificadas para expresar ARN de doble cadena . [ 176 ] También es relativamente fácil producir nematodos transgénicos estables y esto, junto con la ARNi, son las principales herramientas utilizadas para estudiar sus genes. [ 177 ] El uso más común de los nematodos transgénicos ha sido el estudio de la expresión y localización génica mediante la unión de genes reporteros. Los transgenes también se pueden combinar con la ARNi para rescatar fenotipos, alterar para estudiar la función génica, visualizar en tiempo real a medida que las células se desarrollan o utilizar para controlar la expresión en diferentes tejidos o etapas del desarrollo. [ 177 ] Los nematodos transgénicos se han utilizado para estudiar virus, [ 178 ] toxicología, [ 179 ] y enfermedades [ 180 ] [ 181 ] y para detectar contaminantes ambientales. [ 182 ]

Otro

Se han desarrollado sistemas para crear organismos transgénicos en una amplia variedad de otros animales. Se ha encontrado el gen responsable del albinismo en los pepinos de mar y se ha utilizado para crear pepinos de mar blancos , un manjar poco común. La tecnología también abre el camino para investigar los genes responsables de algunos de los rasgos más inusuales de los pepinos, incluyendo la hibernación en verano, la evisceración de sus intestinos y la disolución de sus cuerpos al morir. [ 183 ] Los gusanos planos tienen la capacidad de regenerarse a partir de una sola célula. [ 184 ] [ 185 ] Hasta 2017 no había una forma efectiva de transformarlos, lo que dificultó la investigación. Mediante el uso de microinyección y radiación, los científicos han creado ahora los primeros gusanos planos genéticamente modificados. [ 186 ] El gusano de cerdas , un anélido marino , ha sido modificado. Es de interés debido a que su ciclo reproductivo está sincronizado con las fases lunares, su capacidad de regeneración y su lenta tasa de evolución. [ 187 ] Los cnidarios como la hidra y la anémona de mar Nematostella vectensis son organismos modelo atractivos para estudiar la evolución de la inmunidad y ciertos procesos de desarrollo. [ 188 ] Otros organismos que han sido modificados genéticamente incluyen caracoles , [ 189 ] geckos , tortugas , [ 190 ] cangrejos de río , ostras , camarones , almejas , abulones , [ 191 ] y esponjas . [ 192 ]

Los productos alimenticios derivados de animales genéticamente modificados (GM) aún no han entrado en el mercado europeo. No obstante, la discusión en curso sobre los cultivos GM [1] y el creciente debate sobre la seguridad y la ética de los alimentos y productos farmacéuticos producidos tanto por animales como por plantas GM han provocado diversas opiniones en diferentes sectores de la sociedad [ 193 ].

Recursos sobre bienestar animal y ética

Ética

La modificación genética y la edición del genoma ofrecen un gran potencial para el futuro, pero las decisiones relativas al uso de estas tecnologías deben basarse no solo en lo que es posible, sino también en lo que es éticamente razonable. Principios como la integridad animal, la naturalidad, la identificación de riesgos y el bienestar animal son ejemplos de factores éticamente importantes que deben tenerse en cuenta, y que también influyen en la percepción pública y en las decisiones regulatorias de las autoridades. [ 194 ]

Se ha cuestionado la utilidad de extrapolar datos de animales a humanos. Esto ha llevado a los comités de ética a adoptar los principios de las cuatro R (Reducción, Refinamiento, Reemplazo y Responsabilidad) como guía para la toma de decisiones en relación con la experimentación animal . Sin embargo, el abandono total de los animales de laboratorio aún no ha sido posible, y se necesita más investigación para desarrollar una hoja de ruta para alternativas sólidas antes de que su uso pueda suspenderse por completo. [ 195 ]

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