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Transcript

TRANSGÉNESIS EN ANIMALES Y SUS APLICACIONES

INTRODUCCIÓN

1972

Paul Berg creó la primera molécula de ADN recombinante

Inicio de la ingeniería genética

Se creó el primer ratón transgénico

OGM

1980

INTRODUCCIÓN

Polly, primer animal de granja transgénico

1997

Actualidad

Avances en las técnicas de obtención de animales transgénicos y sus aplicaciones.

OBJETIVOS

OBJETIVOS

1. Concepto de transgénesis, medio de obtención de animales genéticamente modificados.

2. Explicación de algunas de las técnicas de transgénesis y comparación entre ellas.

3. Desarrollo de aplicaciones derivadas de la transgénesis en diversos ámbitos.

TRANSGÉNESIS

Alteración del genotipo de un organismo mediante el empleo de diversas técnicas.

OGM

Bacterias, levaduras, plantas o animales a los que se les introduce el transgén

Transgén: ADN exógeno que se introduce en el organismo que se quiere modificar.

DISCUSIÓN

Knock out

Denominación de un organismo al que se le anuló/silenció un gen.

Knock in

Organismo al que se le introduce un nuevo gen, por lo que desarrolla una nueva función

ANIMALES EMPLEADOS EN LA TRANSGÉNESIS

ANIMALES EMPLEADOS EN LA TRANSGÉNESIS

Similitud entre su genoma y el humano.

Secuenciación de su genoma completada en los 2000.

Fácil manipulación.

knock out

RATÓN

Bajo coste de mantenimiento.

Corto período gestacional y numerosa descendencia.

Animales de granja

Peces

knock in

Insectos

TÉCNICAS

TÉCNICAS PARA LA OBTENCIÓN DE ANIMALES TRANSGÉNICOS

MICROINYECCIÓN PRONUCLEAR

Primer ratón transgénico

1980

Fundamento

Inyección del transgén en el pronúcleo masculino de un ovocito fertilizado

MICROINYECCIÓN PRONUCLEAR

Desventajas

- No se regula el número de copias del transgén.

- Inserción aleatoria del transgén.

- Posible formación de mosaicos

- Eficiencia menor en la especie porcina

http://revistas.unileon.es/ojs/index.php/ambioc/article/view/4945/3808

PROCEDIMIENTO

PROCEDIMIENTO DE LA MICROINYECCIÓN PRONUCLEAR

1. Superovulación de la hembra, fecundación, extracción de los oviductos y recolección de los ovocitos fertilizados.

2. Colocación de los ovocitos fertilizados en medios de cultivo.

3. Microinyección del transgén en el pronúcleo masculino.

4. Los cigotos se mantienen en cultivo, se produce la fusión pronuclear y la maduración celular.

5. En el estadío de blastocisto tardío se implanta en el útero de una hembra pseudogestante.

Primera generación

Animal homocigoto

Animal heterocigoto

+

Animal heterocigoto

Animal heterocigoto

RECOMBINACIÓN HOMÓLOGA EN CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS

Definición

Toda célula con capacidad de división ilimitada y sin diferenciar, que al dividirse, cada célula puede iniciar el proceso de diferencia o permanecer como célula madre.

RECOMBINACIÓN HOMÓLOGA EN CME

Recombinación homóloga

Fundamento

El procedimiento ha resultado efectivo en ratones, pero no en animales de granja.

PROCEDIMIENTO DE LA RECOMBINACIÓN HOMÓLOGA EN CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS

PROCEDIMIENTO

1. Obtención de las CME a partir del macizo celular interno del blastocisto temprano.

2. Colocación en cultivo de las células con factores inhibitorios para que no pierdan su capacidad de totipotencialidad y diferenciación.

3.Introducción del transgén mediante diversas técnicas en el núcleo de la CME.

4. Las CME modificadas se introducen en un blastocisto.

5. El resultado sería un animal con dos líneas celulares (quimérico).

6. Los animales obtenidos se cruzan entre sí. La descendencia podrá presentar un genotipo normal o un genotipo con las modificaciones deseadas.

VECTORES RETROVIRALES

Primeras investigaciones con vectores retrovirales.

1974

Rudolf Jaenisch

VECTORES RETROVIRALES

Genomas virales modificados portadores del transgén.

Definición

Lentivirus

Vector retroviral más utilizado.

PROCEDIMIENTO

PROCEDIMIENTO DE TRANSGÉNESIS MEDIADA POR VECTORES RETROVIRALES

1. Preparación del transgén.

2. Preparación del complejo vector-transgén.

3. Dos métodos de transfección:

- Incubación in vitro vector + embrión

- Inyección del vector en el espacio perivitelino del embrión

4. Introducción del embrión en la hembra pseudogestante.

VENTAJAS

- Puede realizarse en embriones en avanzados niveles de desarrollo.

-Alternativa para especies en las que no se puede utilizar la microinyección pronuclear.

DESVENTAJAS

-Inserción aleatoria del transgén.

- Tamaño del transgén limitado.

-Posibilidad de que la modificación no se transmita a la progenie.

- Viriones.

RECOMBINACIÓN HOMÓLOGA EN CÉLULAS SOMÁTICAS Y TRANSFERENCIA NUCLEAR

Homología

Fundamento

SCNT

Más eficiente que las técnicas anteriores

2002

2000

Vacas

Cerdos

PROCEDIMIENTO

PROCEDIMIENTO DE LA RECOMBINACIÓN HOMÓLOGA EN CÉLULAS SOMÁTICA EN TRANSFERENCIA NUCLEAR

1. Obtención de las células somáticas.

2. Preparación del vector que porta el transgén.

3. Inserción del vector transgénico en el núcleo de una célula somática.

4. Introducción del núcleo en el ovocito fertilizado previamente enucleado.

5. Pasada una semana, el blastocisto en desarrollo se inserta en una hembra pseudogestante.

TRANSFERENCIA DE GENES MEDIADA POR ESPERMATOZOIDES

1989

1971

SMGT

PROCEDIMIENTO

IL

Preparación del transgén.

Incubación espermatozoides + transgén.

El espermatozoide actúa como vector del transgén hacia el ovocito enucleado.

Transfección

En las técnicas de FIV se introduce el embrión en el útero de una hembra pseudopreñada.

FIV CONVENCIONAL

FIV-ICSI

Tipo de ADN.

Presencia de plasma seminal.

Origen de los espermatozoides.

Factores determinantes

Medio de incubación.

Tratamientos espermáticos.

FACTORES DETERMINANTES

----------

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

VENTAJAS

  • Bajo costo
  • Sencillez

DESVENTAJAS

  • Escasa repetitividad
  • Eficiencia varía según la especie.

TRANSFERENCIA DE GENES MEDIADA POR TRANSPOSONES

  • Secuencias de ADN con funcionalidad móvil

Clase I

  • Tipos

Clase II

TRANSPOSONES

Secuencias codificantes de transposasa

  • Partes

Regiones terminales invertidas (RTI)

  • VENTAJAS

-Transcripción del ADN exógeno

asegurada.

-Número de copias del transgén

regulado.

  • Funcionamiento

1. La transposasa (función endonucleasa) corta el transposón por las RTI.

2. El fragmento libre de RTI se une a otras secuencias de ADN por homología

FUNCIONAMIENTO

------------

TRANSFECCIÓN

Microinyección del transposón en el pronúcleo del ovocito

  • Método de transfección

CRISPR/Cas9

ZFN

TALEN

  • CRISPR/Cas9

Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas.

  • ZFN

Nucleasas de dedos de zinc.

TÉCNICAS MÁS ACTUALES

  • TALEN

Nucleasa de actividad similar

a activador de transcripción.

  • Descubrimiento

Estudio sistema inmunitario de bacterias y arqueas.

FUNDAMENTO

  • Basado en el uso de nucleasas reprogramables

Cas

CRISPR

Enzima

Fok I

ZFN TALEN

Dominios

Sitio de unión

del ADN

Rotura de la doble cadena de ADN

PUNTOS CLAVE

FUNDAMENTO

Unión extremos no homólogos

KNOCK OUT

Sistema de reparación intrínseco

Unión por homología

KNOCK IN

Microinyección pronuclear

Métodos de transfección

Electroporación

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Técnica más ventajosa

CRISPR

CRISPR/Cas9

ZFN

TALEN

  • CRISPR/Cas9

Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas.

  • ZFN

Nucleasas de dedos de zinc.

TÉCNICAS MÁS ACTUALES

  • TALEN

Nucleasa de actividad similar

a activador de transcripción.

  • Descubrimiento

Estudio sistema inmunitario de bacterias y arqueas.

FUNDAMENTO

  • Basado en el uso de nucleasas reprogramables

Cas

CRISPR

Enzima

Fok I

ZFN TALEN

Dominios

Sitio de unión

del ADN

Rotura de la doble cadena de ADN

PUNTOS CLAVE

FUNDAMENTO

Unión extremos no homólogos

KNOCK OUT

Sistema de reparación intrínseco

Unión por homología

KNOCK IN

Microinyección pronuclear

Métodos de transfección

Electroporación

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Técnica más ventajosa

CRISPR

APLICACIONES

Xenotrasplantes a partir de animales transgénicos

  • BIOMÉDICAS

Producción de proteínas humanas

Animales transgénicos como modelos de enfermedades

APLICACIONES

Mejora de la producción animal

  • AGROPECUARIAS

Mejora de la salud animal

  • OTRAS

Xenotrasplantes a partir de animales transgénicos

Producción de proteínas humanas

APLICACIONES BIOMÉDICAS

BIOMÉDICAS

Animales transgénicos como modelos de enfermedades

XENOTRASPLANTES A PARTIR DE ANIMALES TRANSGÉNICOS

  • Es un trasplante de células, tejidos u órganos de una especie a otra.

Parecido anatómico y fisiológico

XENOTRASPLANTES

Motivos

  • Cerdos

Ciclos reproductivos cortos

Camadas numerosas

  • Problemas

Rechazo hiperagudo

Transmisión de enfermedades

PRODUCCIÓN DE PROTEÍNAS HUMANAS

  • Pharming: empleo de animales de granja para la producción de proteínas humanas.

PRODUCCIÓN DE PROTEÍNAS HUMANAS

Leche

Clara de huevo

Orina

Sangre

Semen

Sistemas transgénicos

  • Proteínas obtenidas:

-Lactoferrina

-Alfa-antitripsina

-Factor VII

-Factor IX

-Calcitonina

-Antitrombina III

  • Anticuerpos monoclonales

ANIMALES TRANSGÉNICOS COMO MODELOS DE ENFERMEDADES

Estudio de la función del gen

Probar diferentes terapias

Introducción de un gen mutante para desencadenar una enfermedad

Investigación de nuevos

medicamentos

MODELOS DE ENFERMEDADES

Cerdos

Ovejas

Mono

Ejemplos de animales empleados

  • Enfermedades estudiadas:

- Alzheimer

-Parkinson

-Alteraciones cardíacas

-Diabetes mellitus

-Atrofia muscular espinal

-Insuficiencia renal

-Síndrome de Turner

-Enfermedad de Huntington

Homólogos

Resultados

KNOCK OUT

Isomórficos

Parciales

Mejora de la producción animal

AGROPECUARIAS

APLICACIONES AGROPECUARIAS

Mejora de la salud animal

MEJORA DE LA PRODUCCIÓN ANIMAL

  • Modificación genética de los animales para que su producción sea más beneficiosa.

MEJORA DE LA PRODUCCIÓN ANIMAL

  • Animales "mejorados"

Vacas

Toros

Cerdos

Salmón AquAdvantage

Gusanos

Cabras

Mosquitos

MEJORA DE LA SALUD ANIMAL

Con la finalidad de paliar enfermedades y daños que sufren los animales.

EJEMPLOS

MEJORA DE LA SALUD ANIMAL

Mastitis

en vacas

Vacas sin

cuernos

Enfermedades endémicas

Virus del síndrome reproductivo y respiratorio porcino

OTRAS APLICACIONES

  • Transgénesis de animales domésticos.
  • Preservación de razas y/o especies en peligro de extinción.
  • Bioarte y transgénesis con intereses artísticos, estéticos y deportivos.
  • Aplicaciones medioambientales

OTRAS APLICACIONES

https://www.elmundo.es/elmundo/2012/01/17/barcelona/1326824404.html

CONCLUSIÓN

CONCLUSIÓN

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