Ejemplo de transgénico animal en la enfermedad de Fibrosis Quística. Ventajas y desventajas de los transgénicos.

Ejemplo de transgénico animal en la enfermedad de Fibrosis Quística.

Tema: Desarrollo y uso de un modelo porcino transgénico con deleción completa del gen CFTR (CFTR-null) para replicar la fisiopatología humana y mecanismos de la Fibrosis Quística.

Objetivo: Generar un modelo animal con mutación nula del CFTR que reproduzca fielmente los defectos pulmonares, pancreáticos, intestinales y demás  manifestaciones multisistémicas de la Fibrosis Quística humana. Para investigar el inicio de la enfermedad, los mecanismos de transporte iónico, el daño orgánico asociado y, además, permitir la evaluación y el desarrollo de terapias dirigidas al defecto del canal CFTR, contribuyendo a una mejor comprensión de su patogenia.

Tipo de Animal Transgénico: El modelo consiste en un Cerdo doméstico (Sus scrofa domestica) homocigoto knockout para el gen CFTR (CFTR-null), sin expresión funcional de la proteína reguladora de la conductancia transmembrana de fibrosis quística.

Método de Obtención:

1. Se aislaron fibroblastos de fetos porcinos a mitad de gestación.

2. Se construyó un vector con secuencias homólogas que flanquean la región de interés del CFTR y un cassette de resistencia, destinado a interrumpir la transcripción normal de CFTR.

3. El vector de targeting se introdujo en los fibroblastos utilizando vectores adeno-asociados (rAAV) que promueven la recombinación homóloga específica y reducen integraciones aleatorias.

4. Luego , se seleccionaron células con integración dirigida mediante cultivo en presencia de un antibiótico y cribado por PCR/Southern blot para confirmar la  interrupción de CFTR.

5.Los fibroblastos con mutación nula del CFTR se usaron como donantes para transferencia nuclear somática (SCNT) en ovocitos porcinos enucleados.

6. Los embriones reconstruidos se implantaron en cerdas receptoras, resultando en el nacimiento de cerditos CFTR-null homocigotos. Tras el nacimiento, los lechones se genotiparon para confirmar la presencia del CFTR alterado; los animales CFTR−/− mostraron manifestaciones fisiológicas y patológicas similares a la fibrosis quística humana, incluyendo alteraciones en el transporte de Cl− y daño pancreático y pulmonar.

 Para que sirve:

• Este modelo reproduce la enfermedad multisistémica humana con defectos en el transporte iónico, meconium ileus, destrucción pancreática, enfermedad hepática y alteraciones de las vías respiratorias, permitiendo estudiar cómo la ausencia de CFTR afecta células y tejidos desde el nacimiento.
• Estudiar la transcriptómica y la función celular en epitelios respiratorios antes del desarrollo de inflamación crónica, utilizando técnicas avanzadas como la secuenciación de célula única en vías aéreas grandes y pequeñas desde el nacimiento.
• Sirve para probar terapias génicas y estrategias de corrección molecular, como vectores virales dirigidos al CFTR, permitiendo medir su efecto sobre el transporte iónico y la función de la barrera mucociliar antes de su aplicación en humanos.
• Facilita la investigación de infecciones secundarias, alteraciones en la bioquímica de las secreciones y trastornos metabólicos en órganos afectados, superando las limitaciones observadas en modelos murinos convencionales.

Cambios estructurales en las vías respiratorias de lechones CFTR−/−.

Imagen obtenida de: https://link.springer.com/article/10.1007/s00424-020-02440-y

5 Ventajas y 5 Desventajas de los transgénicos

Ventajas de los organismos transgénicos

1. Aumento del rendimiento agrícola: Los cultivos transgénicos suelen mostrar mayor productividad por hectárea en comparación con las variedades tradicionales. Esto se logra al reducir pérdidas causadas por plagas, enfermedades y malezas, contribuyendo así a mejorar la seguridad alimentaria global.

2. Reducción en el uso de pesticidas y exposición a químicos: Cultivos resistentes a plagas, como el algodón Bt, permiten disminuir significativamente el uso de pesticidas sintéticos. Esto protege a los agricultores de la exposición a agentes tóxicos y reduce la contaminación ambiental derivada del uso intensivo de químicos.

3. Producción de medicamentos en animales transgénicos: Los animales modificados genéticamente pueden generar proteínas terapéuticas humanas en leche, sangre o huevos (por ejemplo, antitrombina o factores de coagulación), ofreciendo una forma más eficiente de producir fármacos complejos que algunos métodos tradicionales.

4. Modelos para investigación biomédica: Ratones, cerdos y otros animales transgénicos se emplean como modelos de enfermedades humanas, como cáncer, fibrosis quística o patologías neurodegenerativas. Esto facilita el estudio de mecanismos fisiopatológicos y la prueba de nuevos tratamientos con mayor precisión.

5. Mejora de la calidad nutricional: La ingeniería genética permite incrementar niveles de vitaminas o micronutrientes en cultivos básicos. Un ejemplo es el arroz dorado, enriquecido con provitamina A, que ayuda a reducir deficiencias nutricionales en poblaciones vulnerables.

Desventajas de los organismos transgénicos

1.  Riesgos ecológicos y pérdida de biodiversidad: Existe la posibilidad de que genes modificados se transfieran a especies silvestres o cultivos no modificados (flujo génico), lo que podría alterar poblaciones naturales y reducir la diversidad genética local.

2.  Desarrollo de resistencias: El uso continuado de cultivos resistentes a herbicidas o insectos puede favorecer la aparición de malezas o plagas resistentes, obligando al empleo de químicos más potentes o estrategias más intensivas, lo que podría aumentar los impactos negativos.

3.  Bienestar animal: La manipulación genética puede generar efectos inesperados en animales, como malformaciones, problemas metabólicos o menor esperanza de vida, planteando cuestiones éticas sobre su uso.

4.  Incertidumbre sobre efectos a largo plazo en la salud: Aunque los cultivos transgénicos aprobados no han mostrado riesgos mayores que los alimentos convencionales, persiste el debate sobre posibles efectos a largo plazo, incluyendo alergias o respuestas inmunológicas inesperadas.

5.  Debate ético, legal y percepción pública: Existen debates éticos sobre la manipulación genética de organismos vivos, así como preocupaciones de consumidores respecto a etiquetado, derechos alimentarios y transparencia regulatoria, lo que puede dificultar la aceptación social de estas tecnologías.

Video obtenido de: https://www.youtube.com/watch?v=ArZOjYvI5-0

Referencias Bibliográficas:

1. Benedetto R, Centeio R, Ousingsawat J, et al. Transport properties in CFTR−/− knockout piglets suggest normal airway surface liquid pH and enhanced amiloride-sensitive Na⁺ absorption. Pflugers Arch - Eur J Physiol [Internet] 2020 [consultado 22 Feb 2026];472:1507–1519. Disponible en: https://doi.org/10.1007/s00424-020-02440-y

2. Kole C, Pandey S, Yasin JK, Mamidi S, Bohra A, Bhattacharya P, et al. Benefits, concerns, and sustainable alternatives to genetically modified crops from a global and Indian perspective. Plant Genome [Internet] 2025 [consultado 22 Feb 2026];18(4):e70154. Disponible en: https://doi.org/10.1002/tpg2.70154

3. Naveen AK, Sontakke M. A review on regulatory aspects, challenges and public perception in acceptance of genetically modified foods. Food Sci Biotechnol [Internet] 2024 [consultado 22 Feb 2026];33(4):791–804. Disponible en: https://doi.org/10.1007/s10068-023-01481-0

Ejemplo de ADN recombinante artificial en la enfermedad de Pompe y ejemplo de Ácidos Nucleicos recombinantes en la naturaleza (sin que haya intervenido la manipulación humana)

 ADN recombinante artificial en la enfermedad de Pompe

Tema: Producción de ácido α-glucosidasa humana recombinante (GAA) en cultivo celular vegetal de Arabidopsis thaliana alg3 con modificación dirigida de glicosilación para aplicación en la enfermedad de Pompe.

Objetivo: Desarrollar una fuente alternativa de GAA recombinante con un perfil de N-glicosilación enriquecido en estructuras tipo paucimannosa, las cuales favorecen la captación celular mediada por receptores de manosa en los lisosomas. Esto permite optimizar la eficacia de la terapia de reemplazo enzimático en pacientes con enfermedad de Pompe, mejorando la internalización celular y contribuyendo a la reducción de costos de producción frente a sistemas de expresión en células de mamífero.

Gen o secuencia a clonar: Se clonó la secuencia codificante completa del gen humano GAA (NM_000152), que codifica la enzima lisosomal ácido α-glucosidasa responsable de la degradación del glucógeno acumulado en la enfermedad de Pompe.

Enzimas de restricción: La construcción del ADN recombinante se realizó utilizando la enzima de restricción SpeI, generando extremos cohesivos compatibles tanto en el inserto como en el vector de expresión vegetal.

Enzima Ligasa: La ligación del fragmento génico al vector se efectuó utilizando T4 DNA ligasa (Ligation High Ver.2.0), permitiendo la formación de enlaces fosfodiéster estables entre el inserto y el plásmido.

Vector: Se utilizó el vector binario pFK1-BAR-GAA, diseñado para expresión en células vegetales y que contiene el gen BAR como marcador de resistencia a fosfinotricina para la selección de transformantes.

Célula Receptora: La célula receptora fue una línea de suspensión celular de Arabidopsis thaliana mutante alg3, deficiente en el procesamiento temprano de N-glicanos, lo que favorece la acumulación de glicanos ricos en manosa (paucimannosa).

Mecanismo de transferencia o inserción del gen:  

1.      Se amplifica el cDNA humano del gen GAA por PCR, incorporando sitios de restricción SpeI en sus extremos.

2.      El producto de PCR y el vector pFK1-BAR se digieren con SpeI para generar extremos compatibles.

3.      El fragmento GAA se inserta al vector linealizado mediante ligación (Ligation High Ver. 2.0), formando el plásmido recombinante pFK1-BAR-GAA.

4.      El plásmido se introduce en Agrobacterium tumefaciens LBA4404 por electroporación.

5.      La bacteria transformada se co-cultiva con células o callos de Arabidopsis alg3.

6.      La región T-DNA que contiene el gen GAA se transfiere al núcleo de la célula vegetal.

7.      El T-DNA se integra de forma estable en el genoma nuclear.

8.      Las células transformadas se seleccionan por resistencia a bialaphos.

9.      Las líneas positivas se expanden en cultivo líquido para producir GAA recombinante.

Métodos de identificación de clones:  Los clones transformados fueron seleccionados inicialmente en el medio de cultivo con fosfinotricina gracias al marcador BAR presente en el vector. También, la presencia del gen GAA se confirmó mediante PCR específica para el inserto. La integración estable en el genoma vegetal se verificó mediante análisis molecular adicional. La expresión de la proteína recombinante se evaluó mediante Western blot utilizando anticuerpos anti-GAA. La funcionalidad enzimática se determinó mediante ensayos de actividad α-glucosidasa, y el perfil de N-glicosilación fue analizado para confirmar la presencia predominante de estructuras tipo paucimannosa.

Confirmación de la producción de alfa glucosidasa ácida (GAA) en el cultivo de células alg3 de Arabidopsis transformadas.

Imagen obtenida de: https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2021.703020/full

Video obtenido de: https://www.youtube.com/watch?v=mto9rV5JOU0 

Referencias Bibliográficas:

1. Sariyatun R, Florence, Kajiura H, Ohashi T, Misaki R, Fujiyama K. Production of Human Acid-Alpha Glucosidase With a Paucimannose Structure by Glycoengineered Arabidopsis Cell Culture. Front Plant Sci [Internet]. 2021 [consultado 15 feb 2026];12:703020. Disponible en: https://doi.org/10.3389/fpls.2021.703020

Ácidos Nucleicos recombinantes en la naturaleza

La generación de ácidos nucleicos recombinantes en la naturaleza se evidencia en el Virus de la Inmunodeficiencia Humana tipo 1 (HIV-1), donde la recombinación genética ocurre de manera espontánea durante la replicación viral en células coinfectadas por distintos subtipos. Esto sucede debido a que la transcriptasa inversa puede alternar entre dos genomas virales diferentes mientras sintetiza ADN a partir del ARN, fenómeno conocido como “salto de plantilla”. Esto produce que se forme un ADN proviral híbrido con estructura en mosaico, compuesto por segmentos genéticos de distintos orígenes.

Estos genomas recombinantes dan lugar a formas recombinantes circulantes (CRFs), que se presentan de manera natural en poblaciones humanas. Este mecanismo contribuye significativamente a la diversidad genética, evolución y capacidad de adaptación del virus. Estudios genómicos recientes han confirmado esta dinámica al identificar nuevos CRFs y diversos patrones de recombinación entre subtipos en múltiples regiones del mundo.

Imagen obtenida de: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11421422/

Referencias Bibliográficas:

1. Oliveira RC, Martin D, de Souza JSM, Alcântara LCJ, Guimarães ML, Brites C, et al. Description of the new HIV-1 intersubtype B/C circulating recombinant form (CRF146_BC) detected in Brazil. Mem Inst Oswaldo Cruz [Internet]. 2024 [consultado 15 feb 2026];119:e230214. Disponible en: https://doi.org/10.1590/0074-02760230214