Biotecnología animal: una introducción a la biotecnología animal

Biotecnología animal: ¡Una introducción a la biotecnología animal!

El concepto de cultivo de tejido animal surgió por primera vez en 1903, cuando los científicos descubrieron la técnica de dividir células in vitro (en un tubo de ensayo). Ross Harrisson hizo el inicio de la técnica de cultivo de tejido animal en 1907 utilizando tejido de rana.

Esta técnica se limitó inicialmente a los animales de sangre fría. Sin embargo, estudios posteriores llevaron incluso a los animales de sangre caliente a su esfera. A lo largo de los años, se han utilizado diversos tejidos como explantes, y la técnica de cultivo de tejidos se ha convertido en la columna vertebral de la biotecnología animal.

Aplicaciones de la cultura del tejido animal:

Las modernas herramientas biotecnológicas también han tenido una notable influencia en la biotecnología animal. Muchas técnicas innovadoras se utilizan constantemente en todo el mundo para mejorar el ganado. La base de este enfoque radica en la alteración en varios niveles bioquímicos y moleculares. Estas técnicas están demostrando ser extremadamente útiles en el desarrollo de animales resistentes, sanos y más productivos.

Algunas de las áreas donde estas técnicas moleculares pueden resultar útiles incluyen:

Cría de animales:

Aunque los programas tradicionales de reproducción han existido durante muchos años, su aplicación sigue siendo limitada. No son muy específicos, ya que la reproducción convencional daría lugar a un cruce entre dos animales donde muchos genes pueden transferirse simultáneamente.

Aquí, algunos genes pueden ser útiles, mientras que otros pueden ser molestos. Pero la tecnología de ADN recombinante ha hecho posible criar animales con gran precisión y exactitud. Se pueden insertar genes específicos en un embrión animal sin causar un cambio en otros genes presentes en el mismo animal.

Una de las principales aplicaciones de esta técnica es el desarrollo de nuevas razas de vacas productivas que pueden producir leche más nutritiva. La leche de una vaca común carece de lactoferrina, una proteína que contiene hierro, que es importante para el crecimiento infantil.

Los científicos de Gen Pharm International, California, ahora han desarrollado el toro transgénico Herman, que ha sido microinyectado con el gen humano para la lactoferrina. La cría de Herman y su progenie demostrarán ser una nueva fuente de leche nutritiva.

Vacunas:

Miles de millones de dólares se gastan cada año para mejorar los animales de granja y su atención médica. Los científicos ahora están tratando de usar tecnología de ADN recombinante para producir vacunas para animales. Ya se ha desarrollado una vacuna extremadamente efectiva para la pseudo rabia porcina (virus del herpes). Esta vacuna fue fabricada convencionalmente matando microbios que causan enfermedades.

Esto corrió un alto riesgo de la supervivencia de algunos de estos microbios. Un ejemplo común de esto es la fiebre aftosa (FA). Ha habido muchos casos en Europa donde el uso de la vacuna contra la fiebre aftosa en realidad causó un brote de la enfermedad. Las vacunas recombinantes modernas no se inyectan con estos gérmenes. Por lo tanto, son seguros de usar y no implican ningún riesgo.

La producción de vacunas convencionales es un asunto de alto costo y bajo volumen. Pero los modernos sistemas de producción recombinante han abierto nuevas perspectivas en el enorme mercado de vacunas eficientes. Las vacunas recombinantes también se caracterizan por su rápido desarrollo.

Las vacunas convencionales pueden llevar hasta veinte o treinta años de investigación y experimentación antes de que estén listas para usar. Esto ha estado causando una deficiencia de vacunas importantes. Las vacunas modernas se preparan en un lapso de tiempo mucho más corto. Además, estas vacunas están activas incluso a temperatura ambiente. Su movimiento y almacenamiento se hacen mucho más fáciles.

Mejora de la nutrición animal:

La nutrición animal es otra preocupación importante que puede abordarse a través de herramientas biotecnológicas. Hemos visto cómo ciertas bacterias se han utilizado de manera eficiente para sobre-expresar proteínas para aplicaciones medicinales. De manera similar, las proteínas animales como las somatotropinas pueden sobreexpresarse en bacterias y generarse en grandes cantidades para fines comerciales.

Dar pequeñas cantidades de estas proteínas a animales como ovejas y vacas ya ha demostrado un aumento en la eficiencia de conversión de alimento del animal. La manipulación biotecnológica puede ayudar a generar somatotropina porcina (PST, por sus siglas en inglés), que no solo mejora la eficiencia alimenticia en cerdos entre un quince y un veinte por ciento, sino que también tiene importantes beneficios para los sistemas de salud humana. PST también ayuda a reducir los depósitos de grasa.

Otra hormona del crecimiento, la somatotropina bovina (BST), se administra a las vacas lecheras para mejorar su producción de leche hasta en un veinte por ciento. Este tratamiento hormonal aumenta la ingesta de alimento del animal y también aumenta la proporción de leche a alimento de un cinco a un quince por ciento.

El Factor de Liberación de la Hormona del Crecimiento (GHRF, por sus siglas en inglés) es otra proteína que se ha informado que aumenta la eficiencia de alimentación de los animales. Aunque esto no es una hormona del crecimiento, ayuda al animal a aumentar la producción de proteínas del crecimiento (hormonas).

El uso inicial de dicha tecnología fue seguido por el temor de transferir estas hormonas a los seres humanos a través de la leche y los productos cárnicos. Sin embargo, estudios extensos han hecho descartar de manera concluyente estos temores. Las pruebas han demostrado que estas proteínas no tienen ningún efecto en el cuerpo humano y, por lo tanto, son seguras para el consumo.

Creación de animales transgénicos:

Ovejas transgénicas:

Dolly, la oveja fue creada en Escocia en 1997 por la técnica de transferencia nuclear. Aquí, el núcleo de una célula mamaria 'donante' se inyectó en una célula receptora (óvulo) (cuyo núcleo se había eliminado). Luego, esta célula se implantó en una madre sustituta receptiva y, finalmente, se convirtió en Dolly, el "clon del donante". Esto fue seguido por el nacimiento de Polly, el cordero transgénico que contiene un gen humano (Fig. 3).

El desarrollo de Dolly y Polly, los primeros animales clonados crearon olas en todo el mundo. Esta hazaña es realmente significativa, ya que no solo marca un gran logro científico, sino que también allana el camino para la generación de muchos otros animales clonados, que transportan valiosas proteínas humanas.

Cabra transgénica:

En este caso, las células fetales se obtuvieron de un feto de cabra hembra de treinta días de edad. El gen AT III, un gen humano que codifica una proteína anticoagulante, se enganchó al promotor y se inyectó en el núcleo del huevo recién fertilizado.

Después de eliminar el núcleo de la célula del óvulo receptor (condición enucleada), la célula del óvulo del donante se fusionó con células de fibroblastos fetales que poseen el gen humano. Posteriormente, el embrión clonado se transfirió a una madre de cabra hembra receptora.

La descendencia hembra así desarrollada es capaz de producir leche que contiene proteína humana. Esta proteína puede extraerse fácilmente de la leche y usarse para numerosos fines farmacéuticos. El desarrollo de estas cabras con genes humanos es una de las primeras aplicaciones del proceso de transferencia nuclear.

PPL Therapeutics, una compañía con sede en el Reino Unido ya ha desarrollado cinco corderos transgénicos. El director de la compañía, el Dr. Alan Colman, dice que estos corderos son la realización de la visión para producir manadas o manadas instantáneas que producen altas concentraciones de proteínas terapéuticas valiosas muy rápidamente. En los últimos tiempos, los cerdos también se han clonado utilizando técnicas de clonación más innovadoras. Estos cerdos podrían ser muy útiles para la industria alimentaria.

Xenotrasplante: trasplante de órganos de una especie a otra

El trasplante de órganos, la última hazaña biotecnológica, ha demostrado ser un tratamiento rentable para el corazón, los riñones, los pulmones y otras enfermedades. Se cree que los órganos de especies como los cerdos son fuentes prometedoras de órganos de donantes para humanos. Esta práctica se conoce como 'Xenotransplantation'.

El primer experimento de xenotrasplante se realizó en 1905, cuando un cirujano francés trasplantó rodajas de un riñón de conejo a un paciente humano. Los primeros experimentos de trasplante de riñón de chimpancé en humanos se realizaron en 1963-64. Uno de los pacientes que recibió el riñón trasplantado sobrevivió durante nueve meses.

Las válvulas cardíacas trasplantadas de cerdos se usan comúnmente para tratar diferentes formas de enfermedades cardíacas graves. Las células animales encapsuladas también se consideran una vía prometedora de investigación en el tratamiento de la diabetes. La enfermedad de Parkinson y el dolor agudo causado por ciertas terapias farmacológicas. Los fluidos y tejidos de las vacas también se han utilizado para producir medicamentos y otros productos de salud durante décadas.

El principal obstáculo para el xenotrasplante es el sistema inmunológico del cuerpo humano contra las infecciones. A veces, la introducción de un tejido no humano en el cuerpo humano crea un rechazo hiperactivo, y todo el cuerpo puede cortar el flujo de sangre al órgano donado. Aquí nuevamente, la biotecnología interviene para salvar el día. Los cerdos ahora están siendo clonados para producir órganos, que serán reconocidos por el cuerpo humano.

Estos cerdos se desarrollan mediante microinyección de material genético de células de piel de cerdo fetal a huevos, que no tenían material genético propio. Este método se conoce como la 'Técnica de Honolulu', ya que fue Teruhiko Wakayama y su grupo en la Universidad de Honolulu (EE. UU.) Quienes primero utilizaron este método para clonar ratones.

Esta técnica ha llevado al desarrollo del primer clon de mamífero macho. Este método es altamente favorecido ya que solo involucra la transferencia de la célula donante fetal. Otros métodos, como el utilizado en la clonación de Dolly, requieren la fusión de toda la célula donante con el huevo enucleado.

Xena: el cerdo negro clonado podría ser un paso adelante en la producción de órganos para trasplantes. El siguiente paso sería modificar el genoma de este cerdo clonado, de modo que los órganos obtenidos de tales animales no representen una amenaza de rechazo cuando se usan para trasplantes. Sin embargo, el dilema ético de tales trasplantes y la probabilidad de transmitir virus de enfermedades desconocidas aún deben ser abordados.

Transferencia de embrión:

La transferencia de embriones bovinos es otra técnica de manipulación genética. La principal ventaja de la transferencia de embriones es que aumenta la capacidad reproductiva de ganado útil como vacas y búfalos. Dicha transferencia también puede disminuir el intervalo de generación entre los pasos de selección al tener un gran porcentaje de progenie de donantes jóvenes.

En algunos casos, la transferencia de embriones incluso permite que las vacas y búfalos que se han vuelto infértiles debido a una enfermedad, lesión o envejecimiento tengan progenie. También se han desarrollado técnicas de transferencia de embriones (ET) para camellos y terneros. Este estudio se ha llevado a cabo en el Centro Nacional de Investigación sobre Camellos en Bikaner.