Los científicos del Instituto Francis Crick, en colaboración con la Universidad de Kent, han utilizado la tecnología de edición de genes para crear camadas de ratones solo para hembras y machos con una eficiencia del 100%.
Este estudio de prueba de principio, publicado en Comunicaciones de la naturaleza hoy viernes 3 rd diciembre, demuestra cómo la tecnología podría usarse para mejorar el bienestar animal en la investigación científica y quizás también en la agricultura.
En la investigación científica y también en la agricultura, a menudo existe la necesidad de animales machos o hembras. Por ejemplo, la investigación de laboratorio sobre la reproducción de machos o hembras requiere solo animales del sexo que se está estudiando. Y en la agricultura, solo se requieren animales hembras paraproducción de huevos y en rebaños lecheros. Esto significa que es una práctica común que los animales del sexo no requerido sean sacrificados después del nacimiento.
El nuevo método de los investigadores utiliza un sistema genético de dos partes para inactivar los embriones poco después de la fertilización, lo que permite que solo se desarrolle el sexo deseado. Un método genético para controlar el sexo de la descendencia podría reducir drásticamente el sacrificio en ambas industrias.
La selección de embriones se basa en el hecho de que hay dos elementos de CRISPR-Cas9: la enzima Cas9 que corta el ADN, lo que permite a los científicos alterar regiones específicas, y el ARN guía que lleva el Cas9 a la ubicación correcta en elgenoma. El equipo colocó un elemento del sistema en el cromosoma X o Y del padre, lo que significa que solo será heredado por embriones femeninos o masculinos respectivamente. El otro elemento lo aporta la madre y lo heredan todos los embriones.
Apuntaron a Top1 gen, que es esencial para la replicación y reparación del ADN. Cuando un embrión se formó a partir de un espermatozoide y un óvulo, cada uno con la mitad de CRISPR-Cas9, la edición del gen se desencadenó en el embrión y no pudo desarrollarse más allá de unetapa muy temprana de alrededor de 16 a 32 células.
Con este método, los investigadores pudieron controlar, con un efecto del 100%, el sexo de una camada. Para producir una camada solo para hombres, los investigadores editaron el cromosoma X del padre, lo que significa que solo las mujeres heredaron la mutación deletérea, y parauna camada solo para mujeres, editaron el cromosoma Y.
Sorprendentemente, el método no condujo a una disminución del 50% en el número de crías producidas, sino que el tamaño de la camada estuvo entre el 61% y el 72% de las camadas de control. Los investigadores sugieren que esto se debe a que los animales, como los ratones, producen máshuevos que los necesarios durante cada ciclo ovárico, lo que permite que una parte de ellos se pierda durante el desarrollo temprano sin reducir el tamaño de la camada. Esto significa que en situaciones en las que se necesita un sexo, se necesitarán menos animales reproductores para producir el mismo número de huevos.el sexo deseado de la descendencia.
como el Top1 el gen está bien conservado en mamíferos, estos resultados también pueden ser aplicables a otros animales.
Charlotte Douglas, primera autora y ex estudiante de doctorado y científica postdoctoral en Crick, dice: "Este método funciona cuando dividimos el proceso de edición del genoma por la mitad, entre un hombre y una mujer, y es solo cuando las dos mitades se encuentran enun embrión a través de la reproducción, que se activa. Los embriones con ambas mitades no pueden desarrollarse más allá de las etapas celulares muy tempranas.
"También hemos demostrado que este proceso funciona con éxito en diferentes combinaciones, introduciendo el Cas9 o los elementos de ARN guía en los cromosomas de la madre o del padre".
Como la descendencia que sobrevive solo contiene la mitad de los elementos CRISPR-Cas9 dentro de su genoma, esto actúa como un control que evita que la selección de sexo se transmita a generaciones posteriores, a menos que se críe selectivamente con un individuo del sexo opuesto que contengala otra mitad. Esto es diferente a la ingeniería genética a través de métodos de 'impulso genético', que buscan propagar una mutación genética ampliamente entre una población.
Tampoco hay efectos dañinos de la edición genética en la descendencia sobreviviente.
James Turner, autor y líder de grupo del Laboratorio de Biología de Cromosomas Sexuales en Crick dice: "Este trabajo podría tener un impacto inmediato y valioso en los laboratorios científicos, ya que hemos demostrado cómo es seguro y efectivo en ratones, un mamífero comúnse utiliza en investigaciones médicas y científicas. Si bien muchas investigaciones necesitan ambos sexos, hay áreas de estudio en las que solo se necesita uno. Por ejemplo, cuando se estudia el sistema reproductivo, enfermedades específicas del sexo o ciertas hormonas ".
Peter Ellis, autor y profesor titular de genética molecular y reproducción en la Universidad de Kent, dice: "Las implicaciones de este trabajo son potencialmente de gran alcance cuando se trata de mejorar el bienestar animal, pero deben considerarse a niveles éticos y regulatorios.
"En particular, antes de cualquier uso potencial en la agricultura, sería necesario un amplio debate y conversación pública, así como cambios en la legislación. En el aspecto científico, también hay mucho trabajo por hacer durante varios años.Se necesita más investigación, primero para desarrollar los conjuntos de herramientas de edición de genes particulares para diferentes especies, y luego para verificar que sean seguros y efectivos ".
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