¿Qué son realmente los OMG? 🔬

Extraído de los Simpsons. Todos los derechos pertenecen a Fox.

¡Hola holita, amiguit@s!

Ya conocéis el mito, ahora os contaremos la verdad. Al igual que Lisa, hemos investigado como es debido, y aquí os dejamos nuestros resultados... Para empezar, nunca viene mal una definición: un organismo modificado genéticamente (OMG) es aquel ser vivo (planta, animal, bacteria) al cual, mediante técnicas de ingeniería genética, se le ha modificado su genoma [1]. Entre estas modificaciones se incluyen por ejemplo las mutaciones, insertar genes nuevos o eliminar genes del organismo; es decir, cambiar a nuestro antojo la información que lo define.

Imagen de Oh My Genes!

Lo que seguramente os suena más son los transgénicos, un tipo de OMG en los que se han introducido genes procedentes de otros organismos; es decir, se les introduce un fragmento de ADN exógeno, que normalmente no se encuentra en ellos. Esto permite al organismo receptor obtener propiedades biológicas interesantes. Así, por ejemplo, en Ohio se generaron ratones más veloces que Speedy González al introducirles el gen PEPCK de humanos (que codifica para una enzima encargada de la síntesis de glucosa) [3]. También de esta forma se han creado las “manzanas Arctic”, que no se oxidan al cortarlas; se les ha introducido un gen anti-PPO, que silencia al gen de la polifenol oxidasa (enzima que provoca ese oscurecimiento natural de las manzanas) [4].

Imagen de Oh My Genes!

Y os preguntaréis... ¿cómo somos capaces de generar todo esto? Pues bien, es más fácil de lo que parece. Lo primero que se debe crear es un transgén, una construcción de ADN que contiene la secuencia que codifica para una proteína específica, con la que se obtiene la mejora deseada. A esta secuencia codificante se le denomina exón, y además su expresión viene regulada por una secuencia denominada promotor. Finalmente la expresión de este transgén dará lugar a nuestra proteína de interés bajo las condiciones que hayamos fijado (en función del promotor utilizado).

A continuación, os explicaremos las posibles técnicas de transgénesis que podemos utilizar (spolier: algunas os van a encantar):

1. Microinyección pronuclear – se introduce nuestro transgén en el pronúcleo de un cigoto aceptor que denominamos célula huésped (por ejemplo, un cigoto de ratón) a través de una aguja microscópica de vidrio. Sin embargo, el rendimiento de esta técnica es muy variable y no nos asegura la expresión del transgén. [8]

2. Vectores virales – los virus son partículas formadas por material genético envuelto por una estructura denomina cápsida que está compuesta por proteínas. Si sustituimos parte del material genético de los virus por un fragmento de ADN que nos interese, podemos usarlos como un caballo de Troya que al infectar a una célula introducen en ella el transgén. Los tipos de virus más usados son adenovirus, lentivirus y adenoasociados, en función de las células que queramos modificar. [9]

3. Biobalística – esta es sin duda nuestra favorita. Es el método de transgénesis más usado para transformar células vegetales, y consiste en usar una especie de pistolas que lanzan a toda velocidad microproyectiles (esferas de metal impregnadas del ADN transgénico), de manera que consiguen atravesar la rígida pared de estas células. ¿Una pasada, no? [10]

4. Bacterias como vehículo – también podemos aprovechar la habilidad que tienen algunas bacterias de transferir su material genético a otras células, como es el caso de Agrobacterium tumefaciens que de manera natural infecta a plantas. [10]

De izquierda a derecha y de arriba a abajo, imágenes extraídas de: zootecnologias.blogspot.com; www.beckman.com; www.madrimasd.org; www.agriculturers.com

Sin embargo, la modificación genética experimentó una auténtica revolución cuando, a principios de los 2000, se empezó a desarrollar la conocida como edición genética por CRISPR, en la que directamente se edita el genoma de un organismo con una especie de “tijeras moleculares”. Es muy sencillo: al igual que tú puedes hacer Ctrl+X y Ctrl+V, el "corta y pega molecular" puede cortar el ADN para eliminar o introducir un fragmento.

Existen varias posibilidades y la más famosa de todas es CRISPR-Cas9 [7]. Esta técnica emplea la proteína Cas9 (que son las tijeras) y un fragmento de ARNg (ácido ribonucleico guía) que, al ser complementario a una región del genoma, guía a Cas9 para que realice el corte específicamente donde queremos. Así, podemos realizar varios cortes con distintos ARNg y eliminar un fragmento o aprovechar estas roturas para introducir algo distinto. Como no todo es perfecto, este sistema puede tener fallos y cortar en sitios donde no debe, aunque actualmente se está investigando cómo reducir estos errores para que modificar el genoma de un organismo sea un proceso lo más controlado posible. ¡Aquí os dejamos una ayudita para visualizarlo mejor!

Imagen extraída de www.madridmasd.org

Esperamos que hayáis ampliado vuestro conocimiento porque, como en toda buena historia, es importante conocer bien a los personajes para no perderse en la trama de los OMG...

¡Nos vemos en la próxima publicación, hasta lueguito amiguit@s!

Bibliografía para ir más allá:

1. European Comission – Genetically Modified Organisms: https://ec.europa.eu/food/plant/gmo_en

2. Houdebine, L. M. (2005). Les applications de la transgénèse animale. Bulletin de l'Académie vétérinaire de France.

3. Hanson RM (2008). Born to run; the story of the PEPCK-Cmus mouse. Biochimie; 90 (6); 838-842.

4. Murata M et al (2001). A transgenic appel callus showing reduced polyphenol oxidase activity and lower browing potential. Biosci Biotechnol Bioche,; 65 (2): 383-8

5. Voytas, D. F., & Gao, C. (2014). Precision genome engineering and agriculture: opportunities and regulatory challenges. PLoS biology, 12(6), 1001877

6. Pâques, F., & Duchateau, P. (2007). Meganucleases and DNA double-strand break-induced recombination: perspectives for gene therapy. Current gene therapy, 7(1), 49-66.

7. Doudna, J. A., & Charpentier, E. (2014). The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9. Science, 346(6213), 1258096.

8. Gibbons A et al (2014). Transgénesis: una moderna biotecnología reproductiva en animales de interés zootécnico. Revista de Investigaciones Agropecuarias; 40 (2): 141-144.

9. Legorreta-Herrera M et al (2012). Los vectores virales y la transgénesis. Vertientes; 15 (1): 5-14

10. Vaca-Vaca JC et al (2014). Optimización de las condiciones de biobalística de baja presion para análisis de expresión transitoria de genes heterólogos en hojas de tabaco cultivadas in vitro. Biotecnología. 64 (2): 146-155