Cómo hackear un embrión

Las posibilidades de la producción in vitro de embriones

Nélida Rodríguez Osorio

PDU Genómica y Bioinformática

Universidad de la República de Uruguay

Salto

http://www.lawlz.org/lawlz/tag/cow

¿Te gustaría que las

vacas produjeran

leche chocolatada?

www.pinterest.com

¿Te gustaría que las

ovejas tuviesen

muchos colores?

¿Sería posible hacer estos “cambios” en un animal adulto?

O ¿será más fácil hacerlos en un embrión?

Los cambios se hacen en embriones tempranos

Embrión de 55 días

Embrión de 30 días Embrión de 3 días Embrión de 1 día

Para hackear embriones, es necesario:

1. Obtenerlos

2. Transformarlos “hackearlos”

3. Conocer sus necesidades para mantenerlos con vida fuera del vientre

4. Evaluarlos

5. Transferirlos al vientre de una hembra receptora

Embrión de 1 día Embrión de 6 díasEmbrión de 3 días

1.¿Cómo obtener los embriones?

Ovocitos inmaduros Ovocitos maduros

Listos para fertilización

MIV

Maduración in vitro

Ovarios post-mortem

Aspiración folicular

1.¿Cómo obtener los embriones?

Ovocitos maduros Espermatozoides

FIV

Fertilización in vitro

Cigoto = embrión unicelular

Métodos difíciles, ineficientes,

costosos y con muchos efectos

secundarios indeseados

2. ¿Cómo transformar los embriones?

Cuando el embrión se divida todas las células tendrán la modificación

Hacer la modificación en el cigoto

Transgénesis por

inyección pronuclear1980s

Transgénesis en

células somáticas

y clonación

1990s

Transgénesis con

vectores virales2000s

Ovejas que producen 1- antitripsina humana

en su leche. Se extrae de la leche y se usa

para tratamiento de la fibrosis quística

Roslin Institute, Escocia

Gallinas que producen

interferón humano en la

clara de huevo

Roslin Institute, Escocia

2. ¿Cómo transformar los embriones?

Transgénesis por inyección pronuclear

Harvard University,

University of Missouri, USA

Cerdos que producen

enzima que transforma

Omega 6 en Omega 3

2. ¿Cómo transformar los embriones?

Rosita ISA, ternera que produce lisozima y

lactoferrina humanas en su lecheGermán Kaiser, Nicolás Mucci y Adrián Mutto

INTA, Universidad de San Martín, Argentina

Transgénesis en células somáticas y clonación

2. ¿Cómo transformar los embriones?

AquaBounty Massachusetts, USA

Salmón atlántico, con gen de Salmón chinook

que activa la hormona de crecimiento aun en

temperaturas muy bajas

Aprobado para consumo por FDA,

Nov. 19 2015

Yorktown Technologies, Austin, USA

GloFish. Pez cebra fluorescente para

propósitos hornamentales.

Con permiso de comercialización

Transgénesis con vectores virales

2. ¿Cómo transformar los embriones?

Instituto de Reproducción Animal Uruguay (Irauy) Instituto Pasteur Montevideo. Uruguay

Ovejas con el gen de fluorescencia de la medusa Aequorea victoria

Transgénesis con vectores virales

•Muertes embrionarias y fetales

•Malformaciones de todos los órganos

•Hemorragias encefálicas

Lee et al. 2004

Ternero control Ternero transgéinico y clonado14

Efectos indeseados de la manipulación embrionaria

Crecimiento anormal

15

Chen et al., 2013

Fetos control (1 y 2).

Fetos clonados (3 y 4) con mayor

peso y talla

Macroglosia (5)

Malformación auricular (6)

Efectos indeseados de la manipulación embrionaria

Partos difíciles por el gran

tamaño fetal

16

Nagai et al., 2012

Efectos indeseados de la manipulación embrionaria

Métodos difíciles, ineficientes,

costosos y con muchos efectos

secundarios indeseados

2. ¿Cómo transformar los embriones?

Cuando el embrión se divida todas las células tendrán la modificación

Hacer la modificación en el cigoto

Edición génica con

ZFNs y TALENs2010

Transgénesis por

inyección pronuclear1980s

Transgénesis en

células somáticas

y clonación

1990s

Transgénesis con

vectores virales2000s

2. ¿Cómo transformar los embriones?

Cerdos con gen de jabalí africano que genera

resistencia al virus de la peste porcina africana

Roslin Institute, Escocia

Edición genómica con ZFN y TALENs

Terneras de raza Holando sin

cuernos

University of California Davis, USA

Métodos difíciles, ineficientes,

costosos y con muchos efectos

secundarios indeseados

2. ¿Cómo transformar los embriones?

Cuando el embrión se divida todas las células tendrán la modificación

Hacer la modificación en el cigoto

Edición génica con

ZFNs y TALENs2010

Edición genómica

con CRISPR/Cas2013

Transgénesis por

inyección pronuclear1980s

Transgénesis en

células somáticas

y clonación

1990s

Transgénesis con

vectores virales2000s

2. ¿Cómo transformar los embriones?

CRISPR = Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats

Cas = CRISPR associated protein

Proteínas de defensa bacteriana contra los virus

Bhaya et al., 2011

Se puede usar este mecanismo para

cortar y editar DNA en cualquier especie

Edición genómica

con CRISPR/Cas2013

2. ¿Cómo transformar los embriones?

Edición genómica

con CRISPR/Cas2013

CRISPR/Cas uniéndose a

DNA complementario a su

plantilla de RNA.

Si las secuencias coinciden

se produce un corte

Con la introducción de DNA

adicional, se repara el corte

2. ¿Cómo transformar los embriones?

Northwest Agricultural & Forestry University, China

Vacas resistentes a Micobacterium

tuberculosis Cerdos con resistencia al virus del síndrome

respiratorio y reproductivo porcino PRRS

University of Missouri Columbia, USA

Roslin Institute, Escocia

Edición genómica con CRISPR/Cas

2. ¿Cómo transformar los embriones?

Cabras que producen pelos más largos

y en mayor cantidad (cashimira)

Northwest Agricultural & Forestry University, China

Edición genómica con CRISPR/Cas

Ovejas con silenciamiento del gen de

la miostatina (“doble musculatura”)

Institut Pasteur de Montevideo, Instituto de Reproducción Animal, Uruguay

Center for Research in Transplantation and Immunology, Nantes, Franca

3. ¿Cómo mantener los embriones con vida fuera del vientre?

Incubadoras con control de:

Temperatura

Humedad

Concentración de CO2

Concentración de O2

Medios de cultivo con:

Fuente energética apropiada – piruvato

Aminoácidos esenciales

Control de pH

Adicionar al medio antibióticos

que eviten la contaminación pero

que no afecten a los embriones

Renovar el medio siempre que

sea necesario

3. ¿Cómo mantener los embriones con vida fuera del vientre?

Cultivar los embriones en grupos,

debido a que liberan factores

estimulantes

4. ¿Cómo evaluar los embriones?

Evaluar la morfología

La etapa del desarrollo

Se pueden sexar los embriones

y hacer evaluaciones genéticas

Para determinar si la

“transformación” fue exitosa se

usan marcadores.

5. ¿Cómo transferir los embriones a hembras receptoras?

Burbuja de aire Burbuja de aire

Medio Medio Medio Sello

Tapón de

algodón

EmbriónEl embrión se monta en una pajuela

similar a las usadas para

inseminación artificial

El embrión se transfiere a una hembra

con ciclo estral sincronizado

¿Debemos hackear embriones?

Justificación

Valoración bioética

Conservación de la

diversidad genética

Continuar la investigación