Pollos y cerdos con tijeras genéticas integradas
Edición del genoma en animales de granja
Los animales modificados genéticamente aportan importantes conocimientos sobre las bases moleculares de la salud y la enfermedad. La investigación se ha centrado principalmente en los ratones modificados genéticamente, aunque otras especies, como los cerdos, son más parecidas a la fisiología humana. Los investigadores de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) han generado ahora pollos y cerdos en los que se pueden alterar eficazmente los genes diana de los órganos deseados.
Científicos de la TUM han creado pollos y cerdos con tijeras genéticas integradas. Esto puede utilizarse en todas las etapas del desarrollo de los animales. Ya han demostrado su aplicación en embriones de pollo y en cerdos vivos.
A. Heddergott / TUM
Los investigadores de la TUM han demostrado una forma de estudiar eficazmente los mecanismos moleculares de la resistencia a las enfermedades o los problemas biomédicos en los animales de granja. Los investigadores pueden ahora introducir mutaciones genéticas específicas en un órgano deseado o incluso corregir genes existentes sin crear nuevos modelos animales para cada gen objetivo. Esto reduce el número de animales necesarios para la investigación.
CRISPR/Cas9 permite las manipulaciones genéticas deseadas
CRISPR/Cas9 es una herramienta para reescribir la información del ADN. Los genes pueden ser inactivados o modificados específicamente con este método. El sistema CRISPR/Cas9 consta de dos componentes.
El ARNg (ARN guía) es una secuencia corta que se une específicamente al segmento de ADN del gen que se quiere modificar. La nucleasa Cas9, la verdadera "tijera de los genes", se une al ARNg y corta la sección correspondiente del ADN objetivo. Este corte activa los mecanismos de reparación que pueden inactivar las funciones del gen o incorporar mutaciones específicas.
Pollos y cerdos sanos con tijeras genéticas integradas
"Los animales generados proporcionan las tijeras genéticas, la proteína Cas9, junto con ellos. Así que todo lo que tenemos que hacer es introducir los ARN guía para obtener animales que tengan características genéticas específicas", explica Benjamin Schusser, profesor de biotecnología reproductiva de la TUM. "La generación inicial de estos animales llevó unos tres años. Ahora se puede utilizar Cas9 en todas las etapas del desarrollo animal, ya que cada célula del cuerpo posee permanentemente la proteína Cas9. Hemos podido utilizar con éxito esta técnica tanto en embriones de pollo como en cerdos vivos."
Así, los pollos y cerdos sanos producidos por los investigadores poseen la nucleasa Cas9 en todos los órganos estudiados. Esto es especialmente útil en la investigación biomédica y agrícola.
Herramienta de análisis para combatir enfermedades víricas o cancerígenas
Los cerdos se utilizan como modelos de enfermedades para los humanos porque su anatomía y fisiología son mucho más parecidas a las de los humanos en comparación con los ratones (actualmente un modelo de enfermedad común). Así, un cerdo modificado puede ayudar a comprender mejor el mecanismo de la carcinogénesis en humanos. Los posibles nuevos tratamientos para los humanos también pueden probarse en modelos animales.
"Gracias a la presencia de Cas9 en las células, los procesos se aceleran y simplifican considerablemente", afirma Angelika Schnieke, profesora de Biotecnología Ganadera de la TUM. "Los animales equipados con Cas9 permiten, por ejemplo, inactivar específicamente genes relevantes para los tumores y simular el desarrollo del cáncer".
Los cerdos y pollos con Cas9 permiten a los investigadores comprobar qué genes podrían estar implicados en la formación de rasgos, como la resistencia a enfermedades, directamente en el animal. "El mecanismo del sistema CRISPR/Cas9 también puede ser útil para combatir las infecciones por virus de ADN. Los primeros experimentos en cultivos celulares demostraron que ya funciona con el virus del herpes aviar", afirma el profesor Schusser.
Importante recurso para la investigación biomédica y agrícola
El profesor Schnieke señala: "Nuestros pollos y cerdos que expresan Cas9 representan un recurso innovador para la edición del genoma en las ciencias biomédicas y agrícolas, pero además, estos animales también están a disposición de otros grupos de investigación. Por lo tanto, la edición eficiente del genoma en animales vivos tiene el potencial de avanzar significativamente en la investigación biomédica y agrícola."
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Publicación original
Beate Rieblinger et al.; "Cas9-expressing chickens and pigs as resources for genome editing in livestock"; PNAS March 9, 2021 118 (10) e2022562118
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