BIOTECNOLGIA ANIMAL

INTRODUCCIN A LA BIOTECNOLOGA.La oveja Dolly se pareca a una oveja y actuaba como una oveja. Pero Dolly no era una oveja normal: pas un tiempo considerable delante de las cmaras de televisin porque era un clon, un animal gemelo idntico creado a partir de una clula de otra oveja. Algunas personas se sienten incmodas al ver las palabras animal e ingeniera en la misma frase. Para ellos, estas palabras evocan imgenes de vacas sin patas, pollos sin plumas u otras criaturas raras. Pero los biotecnolgos no se dedican al negocio de crear nuevos animales extraos. Los animales creados genticamente se utilizan para desarrollar nuevos tratamientos mdicos, mejorar nuestros suministros de alimentos, y aumentar nuestros conocimientos sobre todos los animales, incluidos los humanos. Tambin pueden ser utilizados para otros propsitos que algunos pueden considerar inhumanos o poco ticos, pero las fuerzas del mercado han evitado en gran medida una introduccin extendida de prcticas tan controvertidas. Los animales ofrecen oportunidades biotecnolgicas, pero presentan tambin muchos retos cientficos y ticos difciles. Los investigadores que afrontan con xito estos retos tienen el potencial de contribuir de forma significativa a la ciencia y a la sociedad. Por ejemplo, los productos sanitarios y servicios para animales han generado casi 4 mil millones de euros en 2005, en beneficio de animales no humanos.Este resumen revisaremos muchos aspectos de la biotecnologa animal. Comenzaremos por el uso de animales en investigacin y luego estudiaremos algunos temas destacados de la biotecnologa: clonacin, transgnicos y el uso de animales como biorreactores.

LOS ANIMALES EN LA INVESTIGACINLos ratones blancos son un icono en la investigacin cientfica; junto con las batas de laboratorio y los microscopios, representan el negocio del descubrimiento. Aunque los animales han sido claves en las metodologas de investigacin durante dcadas, su uso es controvertido. A continuacin, exploraremos el papel de los animales en la investigacin (y los debates derivados).

MODELOS ANIMALESLas diferencias entre ratones y humanos son obvias, pero existen muchas similitudes genticas y fisiolgicas entre ambos. Por esta razn, las investigaciones hechas sobre el ratn u -otros animales, para el tema en cuestin pueden decirnos mucho sobre nosotros mismos. La investigacin basada en animales ha sido clave para la mayora de los grandes avances en el siglo pasado. Sin duda, dichas investigaciones han prevenido muchos de los sufrimientos humanos, como por ejemplo:

Sin la vacuna contra la polio, desarrollada mediante el uso de animales, centenares de nios y adultos moriran o sufriran anualmente los efectos debilitantes de esta enfermedad. Sin las tcnicas quirrgicas para la catarata, que fueron perfeccionadas con animales, ms de un milln de personas perderan la vista de al menos un ojo este ao. Sin la dilisis, probada en animales, decenas de miles de pacientes que sufren enfermedades terminales de los riones moriran. Prcticamente todos los avances mdicos ms importantes del siglo pasado han dependido de la investigacin con animales. La biotecnologa ha desarrollado vacunas y productos biolgicos veterinarios aprobados que tratan lombrices, artritis, parsitos, alergias y enfermedades cardiovasculares, as como vacunas para conejos y el HIV felino que los veterinarios usan a diario.

La eleccin del animal para ensayar viene determinada por su similitud gentica con humanos. En los ensayos se utilizan dos o ms especies porque se pueden observar diferentes efectos en diferentes especies animales. La toxicidad y posibles efectos secundarios imprevistos pueden a menudo ser detectados mediante el uso de ms de una especie con genes homlogos a los humanos. Tanto la tasa de absorcin como el metabolismo qumico especfico, y el tiempo necesario para excretar (eliminar del cuerpo) la sustancia se pueden estudiar con modelos animales. Si se detectan problemas significativos en los ensayos con animales, no se seleccionan nunca participantes humanos para este nivel de ensayos. Aunque sea sean raros, pueden obtenerse resultados inesperados, sin embargo los participantes estn informados de este potencial riesgo al ser su consentimiento informado un requisito obligado.

Los ensayos no son suficientes en las clulas in vitro (cultivos celulares fuera del cuerpo), ya que los nuevos medicamentos y procedimientos mdicos han tenido efectos ms all de las clulas individuales de los tejidos y rganos, y deben ser ensayadas en animales para determinar el impacto del tratamiento de un organismo entero. Por ejemplo, un medicamento puede ser un potente agente capaz de matar clulas cancerosas, pero puede tambin ser destructivo para rganos no relacionados.

Los animales que se emplean ms a menudo en investigacin son ratones y ratas de razas puras (cuya gentica es conocida y controlada), pero se utilizan tambin otras especies. Los investigadores han desarrollado sistemas de modelos animales tanto vertebrados (pez cebra) como invertebrados (mosca de la fruta) y gusanos (nematodos). Uno de los animales de investigacin ms valioso es el diminuto pez cebra (Brachydanio rerio), un pez de acuario abundante y resistente. El pez cebra es pequeo (los adultos miden 3 cm, aproximadamente la longitud de un clip) lo que permite albergar una gran cantidad de ejemplares en un espacio pequeo. El desove es prcticamente continuo en este activo pez de agua clida, con unos tres meses solamente entre cada generacin. La media de descendientes por hembra y por semana puede superar los 200. Los huevos de pez cebra concluyen la embriognesis en alrededor de 120 horas. El intestino, el hgado y los riones se desarrollan en las primeras 48 a 72 horas. Al crecer tan rpidamente estos peces, los cientficos pueden realizar ensayos de toxicidad o efectos adversos en unos cinco das. Si un medicamento es txico para el pez cebra, probablemente lo ser tambin para el ser humano.

El pez cebra es ideal para investigaciones sobre el desarrollo y la gentica. El crecimiento rpido de un embrin visible en el interior del huevo de pez cebra hace que los estudios sean eficientes. Estos huevos se prestan fcilmente a la transferencia de genes al no ser necesario introducirlos en hembras para su gestacin, y al ser transparentes, es posible estudiar su divisin celular al microscopio en sus primeras horas. Sin embargo, en ciertas ocasiones, el pez y el ratn no son los mejores animales de ensayo. Por ejemplo, los pulmones y el sistema cardiovascular de los perros son parecidos a los humanos, por lo que son una mejor eleccin a la hora de estudiar enfermedades cardiovasculares y alteraciones de los pulmones. Las investigaciones sobre HIV y sida se realizan con monos y chimpancs, ya que son los nicos animales conocidos que comparten con el hombre esta vulnerabilidad al virus. Aunque los gatos, los perros y los primates como los monos y los chimpancs se utilizan en casos especficos en los que su particular biologa es importante para la investigacin, suman menos del 1 por ciento de nmero total de animales de investigacin. Asimismo, el nmero de estos animales utilizados en experimentos ha ido decayendo en los ltimos 20 aos debido al uso y el aumento de mtodos alternativos de ensayo.

ALTERNATIVAS A LOS MODELOS ANIMALESSiempre que sea posible, los investigadores utilizan cultivos celulares y modelos informticos para los ensayos iniciales. Ambas herramientas son significativamente menos caras que la investigacin en animales y pueden tambin hacernos ganar tiempo. Como se ha mencionado previamente, a menudo se utilizan los estudios con cultivos celulares para ensayos preliminares de toxicidad de sustancias. Adems, algunas cuestiones fundamentales en biologa se esclarecen mejor recogiendo pruebas a nivel celular. Las claves sobre qu compuesto podra ser el mejor medicamento son a menudo el resultado de la investigacin in vitro. Sin embargo, como hemos comentado anteriormente, los cultivos celulares no pueden proporcionar informacin relativa al potencial impacto sobre un organismo vivo entero.Los ordenadores tambin se utilizan para simular estructuras moleculares y qumicas especficas y sus interacciones. Los modelos informticos son cada vez ms sofisticados, pero los ordenadores estn limitados por sus programaciones. Pueden proporcionar claves, pero no pueden proporcionar respuestas finales. A menos que sepamos el impacto sobre un sistema vivo, no podemos crear un programa informtico que pueda simular este sistema. Los ordenadores son excelentes para procesar datos y ayudarnos a ver patrones que emergen, pero no pueden reaccionar a menos que les hayamos programado para ello, aunque s pueden reducir el uso de animales en investigacin. Por ejemplo, un modelo informtico para ensayar la eficiencia de la Propecia (finasteride, usado para estimular el crecimiento del pelo) nos dara el mensaje claro de que se trata de un buen medicamento; el modelo informtico no podra prever los posibles defectos en recin nacidos como potencial efecto secundario.LA MEDICINA VETERINARIA COMO ENSAYO CLINICONo toda la investigacin con animales se lleva a cabo en laboratorios. Los veterinarios que han dedicado su vida al cuidado de animales, tambin contribuyen a la investigacin. Investigaciones realizadas en clnicas veterinarias han dado lugar a nuevos tratamientos contra el cncer para animales de compaa. Dado que el cncer en humanos es notablemente parecido al de los animales, la informacin recogida para unas especies puede ser usada para tratar a otras. Por ejemplo, el gen BRCA1 identificado en el 65 por ciento de los tumores de mama en humanos, es similar al gen BRCA1 en perros. Los ensayos clnicos para terapias contra el cncer en animales pueden allanar el camino para ensayos en humanos. Los ensayos aleatorios llevados a cabo tanto en perros como en humanos han demostrado que la hipertermia (calentamiento) de un punto tumoral combinada con radiaciones puede ser ms efectiva en el control de un tumor local que solamente una terapia con radiaciones.bIOINGENIERSA EN MOSQUITOS PARA PREVENIR LA MALARIAIncluso despus de dcadas de intentos para controlar la malaria, ms de un milln de personas al ao mueren por esta enfermedad, y centenares de millones ms se infectan. Tan pronto como aparece una nueva herramienta, surge una nueva forma de resistencia: unos mosquitos resistentes al DDT han hecho que el DDT resulte intil, y el nmero de parsitos resistentes a medicamentos aumenta cada ao. Dos equipos de cientficos podran haber resuelto el problema de la resistencia gracias a la biotecnologa. Un equipo de la Universidad Case Western Reserve ha transferido un gen en unos mosquitos impidiendo al parsito que atraviese el intestino medio, bloqueando la continuacin de su ciclo de vida. Otro equipo de la Universidad de California en Irvine ha desarrollado un anticuerpo que impide que el parsito entre en las glndulas salivales de los mosquitos, en las que el parsito debe penetrar para desarrollarse y diseminarse. Los investigadores proyectan utilizar ambos mtodos porque el parsito es particularmente propenso a desarrollar resistencia frente a cambios sencillos. Faltan al menos diez aos para la diseminacin de estos mosquitos en la naturaleza (tras su aprobacin), pero se atisba la solucin a un problema que otras metodologas no han podido subsanar con xito.CLONESQu es un clon? Un clon es una clula o conjunto de clulas genticamente idnticas a otra clula u otro conjunto de clulas. Los animales que se reproducen asexualmente son clones de sus padres. Los gemelos son clones uno del otro. Los clones no son nada nuevo, pero los cientficos han creado nuevos tipos de clones que podran revolucionar la medicina y la industria agroalimentaria.DOLLY: UN AVANCE EN CLONACINLas ovejas, como otros animales, contienen genes de sus dos progenitores. La mezcla de genes es el resultado del azar. Para comprobar esta afirmacin, basta con observar a los nios de una gran familia: unos tienen el pelo rizado y otros lo tienen lacio, algunos son capaces de enrollar la lengua y otros no pueden. Un nio puede padecer una enfermedad que los otros no tienen. Esto quizs se podra evitar mediante clonacin. Cuando se utiliza la clonacin para reproducir un animal, hay solamente un contribuyente gentico. La cra tiene exactamente la misma programacin gentica que su progenitor. Si la oveja donante tiene lana larga y suave, el cordero tambin.La divisin de embriones fue la primera etapa hacia la clonacin. El primer experimento exitoso produjo dos terneros perfectamente sanos, siendo esencialmente dos gemelos creados artificialmente. Este procedimiento se utiliza hoy habitualmente en la industria ganadera, que consigue la creacin de numerosas reses con las mismas lneas sanguneas fuertes. Los esfuerzos para crear embriones gemelos dieron como resultado el nacimiento de Tetra, un mono rhesus sano producido a partir de la divisin de un embrin. El procedimiento de divisin de un embrin es relativamente fcil, pero tiene aplicaciones limitadas. Aunque el resultado final sea la obtencin de gemelos idnticos, la naturaleza exacta de estos gemelos es el resultado de una mezcla de forma tradicional del material gentico de los dos progenitores. Asimismo, se podran conseguir unos animales con las caractersticas deseadas, pero se ha de esperar a que crezcan para averiguarlo. Por esta razn, la creacin a finales de la dcada de 1990, de Dolly, adorada por los medios de comunicacin creada a partir de una clula adulta, no de un embrin supuso un avance tan grande. Dolly era la rplica exacta de un ejemplar adulto con caractersticas conocidas.

ANIMALES TRANSGNICOSLos primeros experimentos en animales transgnicos fueron llevados a cabo a nivel celular. Se aadi un nuevo gen a una clula en cultivo, y se observaron los efectos sobre esta clula. Cuando la tecnologa de clonacin estuvo disponible, los transgnicos cambiaron de rumbo. En lugar de manipular una sola clula, se podan aadir los genes a un gran nmero de clulas. Estas clulas se analizan despus para identificar las que poseen los genes deseados. Despus de encontrar estas clulas, cada una se puede utilizar para generar un animal completo a partir de una sola clula usando la tecnologa de clonacinTCNICAS TRANSGNICASSe pueden utilizar diversos mtodos para introducir nuevo material gentico en animales, y se siguen desarrollando y perfeccionando nuevas metodologas. Resumimos a continuacin algunas tcnicas: Transgnicos mediante retrovirus: se producen por la infeccin de embriones de ratones con retrovirus antes de que los embriones sean implantados. El retrovirus acta como vector para el nuevo DNA. La aplicacin de este mtodo est restringida debido al tamao limitado del transgn (o material gentico transferido), y a que la secuencia gentica propia del virus puede interferir en el proceso, haciendo de los transgnicos un proyecto ms bien poco cientfico. Microinyeccin pronuclear: es un mtodo que permite la introduccin de un transgn de DNA en el estadio ms temprano posible del desarrollo del cigoto (huevo fertilizado). Cuando el esperma y las clulas del huevo se unen, se inyecta el DNA directamente en el interior del ncleo del esperma o el ncleo de las clulas del huevo. Debido a que el DNA nuevo se inyecta directamente, no es necesario ningn vector, por lo tanto no hay factores externos que alteren el proceso. La metodologa de las clulas madres embrionarias: seleccionadas a partir de la masa celular interna de los blastocitos. stas se fusionan con el DNA, que ha sido generado a partir de tcnicas de DNA recombinante. Este nuevo material gentico ser reabsorbido y transformado por alguna de las clulas madre. Las clulas madre transformadas sern inyectadas hacia la masa celular interna de los blastocitos del husped. Otro mtodo similar es la transferencia mediada por esperma, la cual emplea protenas adaptadoras o de unin, capaces de unir el DNA en las clulas espermticas. Cuando el esperma fertiliza un huevo, porta genes valiosos en su interior.

Mejorando los productos agricolasLos investigadores han empleado la transferencia gnica para mejorar la productividad de sus reservas animales. La introduccin de genes responsables de tasas de crecimiento ms rpidas o patrones de crecimiento, permitira que estos animales pudieran comercializarse mucho ms rpido, y la carne proporcionada podra ser ms saludable para los consumidores. Este proceso es conocido como mejora selectiva.Durante aos se han utilizado tcnicas tradicionales de cruce para crear gallinas que crecen a partir de un gallo para poder comercializarlas lo ms rpido posible. A pesar de los continuos esfuerzos, nadie ha sido capaz de alcanzar esto en menos de 42 das. Los criadores descubrieron que las aves que requieren menos de 42 das en crecer no producen huevos. Aunque esos huevos no son la meta principal para aquellos que emplean las gallinas como carne, es muy difcil producir aves sin recoger algunos huevos. Cuarenta y dos das no parecen representar mucho tiempo, pero cada da implica gastos adicionales: se requiere ms comida y se generan ms desperdicios cada da. Los americanos consumen 10milmillones de gallinas al ao, y cualquier reduccin en el tiempo requerido para producir esos millones de gallinas supondra ganancias significativas para los productores. Esas potenciales ganancias motivan la investigacin actual, en la cual los genes que permiten un crecimiento rpido, y una mayor produccin crnica en aves estn siendo intercambiadas en huevos de gallinas ponedoras cruzadas. De momento, los investigadores han tenido xito a pequea escala. Ahora el desafo es el desarrollo de mtodos a gran escala en granjas industriales. En los prximos aos, los investigadores esperan concebir tcnicas que les permitan de forma precisa alcanzar de 30 a 40 mil millones de embriones de gallinas al ao. Incluso los propios huevos podran ser ms saludables para el consumo humano a travs de transgnicos. Los huevos son una fuente econmica de protenas de alta calidad, pero la mayora de la gente los evita porque son ricos en colesterol. Si modificamos los genes responsables de la produccin del colesterol obtendramos huevos ms saludables bajos en colesterol. La industria lctea es tambin una meta en la mejora gentica. Los investigadores han empleado transgnicos para incrementar la produccin lctea, generar leche ms rica en protenas y con menos contenido graso. Herman, un toro transgnico (producido por transgnicos y transferencia nuclear), porta los genes humanos de la lactoferrina. Este gen es responsable del alto contenido de hierro (esencial para el desarrollo saludable en nios) presente en la leche humana. Las cras de Herman tambin portan los genes de la lactoferrina. Consecuentemente, y del mismo modo que los anticuerpos policlonales se producen en reses, las hijas de Herman pueden ser las primeras de muchas vacas capaces de producir una leche mejor para los nios.LOS ANIMALES TRANSGNICOS COMO BIORREACTORESLas protenas son productos biotecnolgicos importantes y los animales pueden servir como biorreactores para producir dichas protenas. Un animal biorreactor debe funcionar del siguiente modo: primero, el gen que produce la protena deseada es introducido mediante transgnesis en la clula diana. Segundo, empleando tcnicas de clonacin, se hace crecer a la clula hasta convertirla en un animal adulto. Este animal adulto puede producir leche o huevos con la protena deseada, gracias al gen introducido previamente.Un ejemplo de la aplicacin de esta tecnologa es Biosteel, un extraordinario nuevo producto que pronto ser usado para reforzar los chalecos antibalas y los hilos de sutura en operaciones quirrgicas. Fundamentalmente, Biosteel est hecho a partir de las protenas procedentes de la tela de araa, las cuales son una de las fibras ms resistentes de la tierra. En el pasado, la tela de araa nunca haba sido viable como producto industrial porque las araas producen muy poca para ser til. Gracias a los transgnicos, las araas son slo son la fuente de protenas procedentes de la tela de araa. Los genes encargados de la produccin de tela de araa se han transferido con xito a cabras, y estas cabras se han reproducido, pasando el nuevo gen hacia las cras. De modo que ahora tenemos cabras que producen leche y tela.

IMPACTO AMBIENTAL Y SOCIALSociedadAlimentacinAmbienteImplicacin legal, tica y moral

La biotecnologa permite la cultivacin de energas renovables las cuales ayudaban a buscar nuevas tcnicas de cultivo.Procesos de extraccin de principios activos de vegetales para la transformacin de materias primas.Utilizacin de diversos microorganismos para afrontar consecuencias de tratamiento y control de la contaminacin qumica en los ecosistemas, como las bacterias.Patentar animales y plantas transgnicos, impidiendo o controlando los beneficios para la agricultura o ganadera en funcin de las preferencias o intereses de unos pocos.

La biotecnologa ayuda a mejorar la produccin permitiendo que el proceso de cultivos sean ms fciles obteniendo mejores propiedades para la sociedad.La biotecnologa ofrece alimentos ms nutritivos y de mejor sabor, rendimientos ms altos de cosecha y plantas que se protegen naturalmente contra las enfermedades,Insectos y condiciones adversas.Diversas tcnicas biotecnologas permiten resolver ,de diferentes y novedosas maneras, el problema de la contaminacin ambientalEl desarrollo del genoma humano relacionados con las tcnicas reproductivas, estn creando graves preocupaciones que todava no se han resuelto y que estn relacionadas con la consideracin tica de la reproduccin asistida, el embrin y el feto.

En el siguiente cuadro se resume los impactos ambientales y sociales:La biotecnologa ha logrado una gran capacidad en el ser humano la cual le permite hacer todo con su misma aparienciaSe obtienen enzimas que transforman el azcar en polmeros, enzimas que hidrolizan la lactosa.Con la biotecnologa se pueden transformar contaminantes en sustancias no txicasDesarrollan avances biotecnolgicos, sean decenas de personas reproducidas mediante el empleo de sus tcnicas.

La biotecnologa permite un buen cuidado al medio ambiente con mejores tcnicas lo cual disminuye la utilizacin de qumicos que perjudican al medio ambiente.Elaboracin de productos alimenticios mediante la utilizacin de organismos vivos o procesos biolgicosLa biotecnologa se ocupa de la aplicacin de los procesos biotecnolgicos para proteger y mantener la calidad del medio ambiente.La manipulacin gentica que puede provocar la prdida o modificacin de la informacin gentica que se transfiere a la descendencia.

CONCLUSIONESEs un avance tecnolgico que como todo tiene sus ventajas y desventajas, dependiendo el uso que se le d. Podemos encontrar la cura para enfermedades o incluso como prevenirlas. Produccin de alimentos en menor tiempo y con mejor contenido en cuanto a protenas y vitaminas. Estudio de los rganos internos de los animales. Estudio de similitudes de los rganos de otros animales a los del ser humano. Maltrato animal. Protestas y leyes que tratan de prevenir el uso de los animales para los estudios. (Costo/beneficio)BIBLIOGRAFIA William J. Thieman, Michael A. Palladino, Introduccin a la biotecnologa. PEARSON EDUCACIN, S.A. 2010. Impacto Ambiental de los Animales MG ftp://ftp.fao.org/es/esn/food/GMtopic5.pdf De Dolly a Lolita http://www.semana.com/tecnologia/articulo/de-dolly-lolita/417141-3

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