COMITÉ 20 TEMA: ANIMALES DOMESTICOS DERIVADOS DE LA BIOTECNOLOGIA MODERNA
Dr. Salvador Romo García.
En tiempos recientes, la reproducción en animales domésticos se ha caracterizado por el desarrollo de nuevas técnicas que contribuyen a aumentar, la capacidad reproductiva y de mejoramiento genético. Las técnicas para la manipulación del proceso reproductivo que han recibido mayor atención y desarrollo en los últimos cinco años son las siguientes: 1. Ovulación Múltiple (Superovulación) y Transferencia Embrionaria, 2. Congelación de Embriones, 3. Producción de Gemelos, 4. Producción de Embriones in vitro (Fertilización in vitro), 5. Sexado de Embriones, 6. Sexado de Fetos, 7. Transferencia de Genes (Transgénesis), 8. Multiplicación de Embriones : por medio de Bisección o División, y por medio de Clonación o Transferencia Nuclear La mayoría de estas técnicas se realizan en animales domésticos, incluyendo a la Transferencia de Genes, cuando aún está en etapa experimental. La importancia de estas nuevas tecnologías está en la forma en que se puedan complementar unas con otras y en la posibilidad de que sean usadas comercialmente. Estas nuevas tecnologías, junto con la Inseminación Artificial y con programas selectivos de cruzamientos, se pueden convertir en parte de un sistema en gran escala para la producción y comercialización de animales genéticamente superiores. Estas biotecnologías, en el futuro podrían contribuir a crear animales capaces de una mayor y mejor producción.
El objetivo de este trabajo es presentar y discutir ejemplos de los métodos de producción de animales por medio de biotecnología moderna, específicamente por multiplicación embrionaria, incluyendo la bisección y la clonación. MULTIPLICACIÓN DE EMBRIONES La habilidad de producir muchas "copias" a partir de un solo individuo constituye una importante herramienta de selección y propagación. Si se lograran producir grandes cantidades de individuos genéticamente idénticos, se podrían usar como controles perfectos en investigaciones científicas, eliminando así la variación genética en las mismas. Esta técnica también es una forma de selección fenotípica, que puede permitir un rápido cambio en características específicas y muy seleccionadas, como la producción de carne o leche. Esta tecnología, combinada con la producción de embriones in vitro, podría utilizarse para producir grandes cantidades de embriones de alta calidad que después serían congelados o transplantados. A continuación se describirán los métodos actuales de multiplicación de embriones: BISECCIÓN O DIVISIÓN DE EMBRIONES
La Bisección de Embriones (BE) es un procedimiento que da como resultado la producción de gemelos idénticos al dividir
a un embrión usando técnicas de microcirugía. Este método es una forma de clonación, porque hace posible la producción de individuos genéticamente iguales. La cantidad de crías idénticas que se pueden producir por este método es limitada, pues si el embrión se divide en más de dos partes, disminuye grandemente la supervivencia de las partes resultantes. El método mas sencillo y eficiente para producir gemelos idénticos es obtener
embriones en etapa de mórula, utilizar un equipo de micromanipulación para cortarlos por la mitad y transplantar las dos mitades inmediatamente. Este procedimiento solamente toma unos 10 minutos por embrión. Se han reportado porcentajes de preñez de 50% o más para cada "mitad", lo cual resulta en porcentajes netos de preñez que pueden exceder el 100% de los embriones originales, como se muestra en el Cuadro 1.
CUADRO 1 RESULTADOS QUE SE PUEDEN OBTENER DE LA BISECCIÓN DE EMBRIONES Técnica Transferencia de Embriones Bisección de Embriones No. total Embriones 100 100 (x2 No. Total Transplantados 100 200 No. De Crías 50 50 % de Preñez 50 100
Como puede observarse en el ejemplo del Cuadro 1, con la división embrionaria se duplica la cantidad de embriones originales (100 x 2 = 200). En otras palabras, a partir de la división de 100 embriones se obtienen 200 "medios" embriones, y a partir de éstos, considerando un porcentaje de preñez de 50%, se obtendría una cantidad total de 100 crías. Debido a que sólo 50% de los embriones transplantados sobreviven la transferencia y producen gestaciones, y como éste es un proceso de selección al azar, de 100 crías obtenidas por medio de la bisección, puede esperarse que la mitad sean gemelos idénticos. Gracias a esta técnica se pueden producir animales idénticos para mejorar la eficiencia de ciertas investigaciones; en forma comercial se usa en algunos casos
para aumentar la cantidad genéticamente valiosas.
de
crías
Otra aplicación de esta técnica es que permite que una de las "mitades" del embrión pueda utilizarse para sexarse y la otra para transplantarse y/o congelarse. Sin embargo, su mayor limitación es que los "medios" embriones no soportan bien la congelación, de manera que cuando sea necesario preservarlos, es preferible congelar los embriones íntegros y proceder a la bisección después de descongelarlos. CLONACIÓN DE EMBRIONES O TRANSFERENCIA NUCLEAR Un clon se define como un organismo que se ha derivado a partir de un organismo original (y que tiene su misma constitución
genética) por medio de varios tipos de reproducción asexual. La clonación puede realizarse utilizando dos tipos de células: 1. Células embrionarias (obtenidas de un embrión de 4 o 5 días de edad) y 2. Células provenientes de un adulto. La clonación a partir de embriones (CE) se ha realizado desde hace varios años en diferentes especies animales, como los bovinos, y no solamente a nivel de investigación sino también en forma comercial. En resumen, el procedimiento de clonación se lleva a cabo de la siguiente manera: a. Utilizando técnicas de micromanipulación y microcirugía, se obtiene un blastómero (célula que se forma durante la división de un óvulo fertilizado) de un embrión en etapa multicelular. Este blastómero será utilizado como núcleo, pues contiene la totalidad de la información genética del embrión. b. Por medio de micromanipulación, se transplanta uno de estos blastómeros o núcleos a un óvulo que ha sido enucleado (es decir, un óvulo al que se le ha quitado su núcleo original, y por lo tanto su información genética). c. Una vez que el óvulo ha recibido su nuevo núcleo, se coloca en una "cámara de fusión" en donde recibe una serie de estímulos eléctricos, con determinada frecuencia e intensidad, con lo cual se simula la fecundación. Después de esto, el núcleo y el citoplasma realizan una primera división y continúan dividiéndose en forma regular hasta formar un embrión. Este embrión es genéticamente idéntico al embrión que le dio origen.
Hasta aquí, el resultado es el siguiente: un óvulo que ha sido enucleado, tiene la habilidad de reprogramar el nuevo material genético (núcleo) que se le ha transplantado y lo induce a continuar su desarrollo como si fuera un embrión recién fertilizado, alcanzando después de unos días de incubación una etapa de crecimiento multicelular denominada mórula. d. Posteriormente, el embrión que se ha desarrollado de esta forma, puede ser congelado, transplantado o bien utilizado de nuevo (reciclado) como donador de núcleos. En teoría, es posible producir así un número casi ilimitado de embriones idénticos. En Estados Unidos y Canadá se han producido cientos de gestaciones con el procedimiento de CE, y también se han realizado reclonaciones. La mayor cantidad de becerros clonados a partir de un solo embrión es de 8 y se han producido preñeces a partir de embriones de una y de múltiples generaciones, es decir, reciclando los embriones sucesivamente. A pesar de lo anterior, todavía existe una gran variabilidad de resultados al aplicar esta técnica. Los porcentajes de preñez reportados con embriones bovinos obtenidos por clonación, frescos y congelados, han variado en diversos estudios de 0 a 54%, 11 a 33% y 40 a 50%. Hasta hace poco, sólo había un laboratorio comercial en el mundo que ofrecía CE en bovinos. Se podía enviar a este laboratorio un embrión de 5 días de edad para su clonación, y después de una semana serían entregados un promedio de 6 a 10 clones, a un precio de $100 dólares cada uno. La clonación a partir de células provenientes de un adulto se realizó recientemente en ovinos, lográndose la producción de la famosa borrega “Dolly”,
por el Dr. Ian Wimut, del Instituto Roslin, en Escocia. En este caso se utilizaron células de la glándula mamaria como núcleos. Este ha sido el primer caso de un mamífero clonado de una célula adulta. La técnica es prácticamente la misma que se utiliza para producir clones a partir de células embrionarias, con la diferencia de que en este caso se utilizaron núcleos de células de la glándula mamaria en lugar de blastómeros. Hasta hace algunos años se consideraba imposible utilizar células obtenidas de cualquier parte del cuerpo (células somáticas) para utilizarlas en la clonación, pues se pensaba que el mensaje genético para la creación de un nuevo individuo se encontraba “apagado” en dichas células. Sin embargo, la clave del éxito para utilizar células de la ubre consistió primero en cultivarlas y detener su desarrollo, al quitarles temporalmente los nutrientes. Posteriormente, al ser colocado el núcleo de una de estas células en un óvulo enucleado, encontró los nutrientes necesarios para reiniciar su crecimiento. Se descubrió de esta forma que el núcleo de alguna manera había “encendido” el mensaje genético y activado los elementos necesarios para la creación de un nuevo individuo. Con respecto a la clonación de bovinos a partir de células somáticas provenientes de adultos, existen ya trabajos iniciales en la Universidad de Wisconsin, en Estados Unidos y se espera que pronto se tengan los primeros reportes científicos al respecto. Si la clonación tiene éxito en el futuro, constituirá la primera oportunidad para crear grandes cantidades de animales idénticos para la producción de carne o leche, con la ventaja de que todas las crías obtenidas a partir de un mismo embrión
serían de alta calidad genética, uniformes e incluso del mismo sexo. Sin embargo, aún se requiere de más investigación para aumentar la eficiencia de este procedimiento y para eliminar el problema del gigantismo fetal, una condición letal que ha sido reportada en un gran número de becerros producidos por CE. Los expertos aseguran que en el futuro se tendrán que crear razas de ganado bovino a la medida de las características del clima y de la producción de alimentos (granos y forrajes) de cada área geográfica en particular. Probablemente se necesitarán razas nuevas, creadas a partir de cruzamientos seleccionados genéticamente para adaptarse a cada tipo de medio ambiente. También se anticipa que aumentará la demanda de animales seleccionados exclusivamente en base a su tamaño y producción de carne magra o con poca grasa. Por lo tanto, se necesitan nuevas técnicas que mejoren la eficiencia de producción. Las nuevas biotecnologías reproductivas pueden contribuir a lograr altos niveles de respuesta genética. Sin embargo, se necesita más investigación para mejorar la eficiencia de estas técnicas. Si se mejora la eficiencia, se pueden reducir los costos, haciendo que estos procedimientos sean competitivos y redituables, permitiendo así cambios más rápidos en la ganadería. En el caso de la Sanidad Animal México, hasta la fecha no existen leyes ni restricciones que regulen el uso de estas biotecnologías en animales domésticos. A fin de evitar el mal uso que potencialmente podría darse a estas avanzadas tecnologías, sería deseable que en el futuro próximo se emitieran leyes o normas a fin de regular la producción y el uso animales derivados de la biotecnología moderna.