Por primera vez, los científicos han creado cerdos, cabras y ganado que pueden servir como "toros sustitutos" viables, animales machos que producen espermatozoides que solo llevan los rasgos genéticos de los animales donantes.
El avance, publicado en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias el 14 de septiembre, podría acelerar la propagación de características deseables en el ganado y mejorar la producción de alimentos para una población mundial en crecimiento. También permitiría a los criadores de regiones remotas un mejor acceso al material genético de animales de élite de otras partes del mundo y permitiríacría con mayor precisión en animales como las cabras, donde es difícil utilizar la inseminación artificial.
"Con esta tecnología, podemos lograr una mejor difusión de los rasgos deseables y mejorar la eficiencia de la producción de alimentos. Esto puede tener un gran impacto en el tratamiento de la inseguridad alimentaria en todo el mundo", dijo Jon Oatley, biólogo reproductivo de la Facultad de Veterinaria de WSUMedicina. "Si podemos abordar esto genéticamente, entonces eso significa menos agua, menos alimento y menos antibióticos que debemos poner en los animales".
Un equipo de investigación dirigido por Oatley usó la herramienta de edición de genes, CRISPR-Cas9, para eliminar un gen específico de la fertilidad masculina en los embriones animales que serían criados para convertirse en toros sustitutos. Los machos nacieron estériles pero comenzaronproduciendo esperma después de que los investigadores trasplantaron células madre de animales donantes a sus testículos. El esperma que produjeron los toros sustitutos contenía solo el material genético de los animales donantes seleccionados. El proceso de edición de genes empleado en este estudio busca producir cambios dentro de una especie animal quepodría ocurrir de forma natural, como la infertilidad.
El estudio es el resultado de seis años de trabajo colaborativo entre investigadores de WSU, la Universidad Estatal de Utah, la Universidad de Maryland y el Instituto Roslin de la Universidad de Edimburgo en el Reino Unido
Los investigadores utilizaron CRISPR-Cas9 para producir ratones, cerdos, cabras y ganado que carecían de un gen llamado NANOS2 que es específico para la fertilidad masculina. Los machos crecieron estériles pero por lo demás sanos, por lo que cuando recibieron trasplantes de células madre productoras de espermade otros animales, comenzaron a producir espermatozoides derivados de las células del donante.
Se confirmó que los toros sustitutos tenían esperma de donante activo. Los ratones sustitutos engendraron descendencia sana que portaba los genes de los ratones donantes. Los animales más grandes aún no se han criado. El laboratorio de Oatley está refinando el proceso de trasplante de células madre antes de tomar el siguientepaso.
Este estudio proporciona una poderosa prueba de concepto, dijo el profesor Bruce Whitelaw del Instituto Roslin.
"Esto le muestra al mundo que esta tecnología es real. Se puede usar", dijo Whitelaw. "Ahora tenemos que entrar y encontrar la mejor manera de usarla de manera productiva para ayudar a alimentar a nuestra creciente población".
Último paso en la cría de animales
Los científicos han estado buscando una forma de crear toros sustitutos durante décadas para superar las limitaciones de la cría selectiva y la inseminación artificial, herramientas que requieren la proximidad de los animales o un control estricto de su movimiento, y en muchos casos, ambos.
La inseminación artificial es común en el ganado lechero que a menudo está confinado, por lo que su comportamiento reproductivo es relativamente fácil de controlar, pero el procedimiento rara vez se usa con ganado de carne que necesita vagar libremente para alimentarse. Para los cerdos, el procedimiento aún requiere que los animales seancerca, ya que el esperma de cerdo no sobrevive bien a la congelación. En las cabras, la inseminación artificial es bastante desafiante y podría requerir un procedimiento quirúrgico.
La tecnología de padres sustitutos podría resolver esos problemas, ya que los sustitutos entregan el material genético del donante de forma natural, a través de la reproducción normal. Esto permite a los ganaderos y pastores dejar que sus animales interactúen normalmente en el campo o el campo. Los donantes y los sustitutos no necesitanestar cerca el uno del otro, ya que el esperma de un donante congelado o el animal sustituto en sí pueden enviarse a diferentes lugares. Además, las hembras noqueadas de NANOS2 siguen siendo fértiles, ya que el gen solo afecta la fertilidad masculina, y podrían criarse para generar estérilesmachos para ser utilizados como toros sustitutos.
Esta tecnología tiene un gran potencial para ayudar al suministro de alimentos en lugares del mundo en desarrollo, donde los pastores todavía tienen que depender de la cría selectiva para mejorar su ganado, dijo Irina Polejaeva, profesora de la Universidad Estatal de Utah.
"Las cabras son la fuente número uno de proteínas en muchos países en desarrollo", dijo Polejaeva. "Esta tecnología podría permitir una diseminación más rápida de rasgos específicos en las cabras, ya sea resistencia a enfermedades, mayor tolerancia al calor o mejor calidad de la carne".
La tecnología de toros sustitutos también podría abrir una nueva opción para la conservación genética de especies en peligro de extinción, cuyo número decreciente deja a las comunidades animales aisladas unas de otras, limitando su diversidad genética.
Percepción y obstáculos políticos
Sin embargo, ninguno de los beneficios de los toros sustitutos puede realizarse sin cambios en el panorama actual de las regulaciones gubernamentales y la percepción pública.
Incluso cuando la tecnología es lo suficientemente avanzada para la comercialización, los toros sustitutos editados genéticamente no podrían usarse en la cadena alimentaria en ningún lugar del mundo bajo las regulaciones actuales, aunque sus descendientes no serían editados genéticamente. Esto se debe en parte alas percepciones erróneas de que la edición de genes es lo mismo que la controvertida manipulación de genes, dijo Oatley. La edición de genes implica realizar cambios dentro de una especie que podrían ocurrir naturalmente. No combina ADN de diferentes especies.
Oatley se da cuenta de que hay mucho trabajo por hacer fuera del laboratorio y recientemente se unió al Grupo de Trabajo Nacional sobre Edición Genética en Ganadería para reunir a investigadores, representantes de la industria, bioéticos y legisladores para encontrar un camino a seguir para la tecnología.
"Incluso si toda la ciencia está terminada, la velocidad a la que esto se puede poner en acción en la producción ganadera en cualquier parte del mundo se verá influenciada por la aceptación social y la política federal", dijo Oatley. "Al trabajar con los legisladores y lospúblico, podemos ayudar a proporcionar información asegurándole al público que esta ciencia no conlleva los riesgos que conllevan otros métodos ".
Este estudio fue apoyado por el Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del USDA, la Iniciativa de Genómica Funcional de WSU y Genus plc. El Instituto Roslin recibe fondos de inversión estratégica del Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas, como parte de la Investigación e Innovación del Reino Unido, yes parte de la Escuela de Estudios Veterinarios Royal Dick de la Universidad de Edimburgo. En la Universidad Estatal de Utah, este estudio fue apoyado por la Estación Experimental Agrícola de Utah.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Washington . Original escrito por Sara Zaske. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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