La selección de genes (también, la estrategia de reemplazo basada en la recombinación homóloga ) es una técnica genética que utiliza la recombinación homóloga para modificar un gen endógeno . El método se puede utilizar para eliminar un gen, eliminar exones , agregar un gen y modificar pares de bases individuales (introducir mutaciones puntuales ). La selección de genes puede ser permanente o condicional. Las condiciones pueden ser un momento específico durante el desarrollo / vida del organismo o la limitación a un tejido específico , por ejemplo. La focalización genética requiere la creación de un vector específicopara cada gen de interés. Sin embargo, se puede utilizar para cualquier gen, independientemente de la actividad transcripcional o del tamaño del gen.
Métodos
En general, el ADN que contiene parte del gen al que se dirige, un gen indicador y un marcador seleccionable (dominante) se ensambla en bacterias .
Los métodos de selección de genes se establecen para varios organismos modelo y pueden variar según la especie utilizada. Para apuntar a genes en ratones , el ADN se inserta en células madre embrionarias de ratón en cultivo. Las células con la inserción pueden contribuir al tejido de un ratón mediante la inyección de embriones . Finalmente, se crían ratones quiméricos donde las células modificadas componen los órganos reproductores . Después de este paso, todo el cuerpo del ratón se basa en la célula madre embrionaria seleccionada.
Para apuntar a los genes en el musgo , el ADN se incuba junto con protoplastos recién aislados y con polietilenglicol . Dado que los musgos son organismos haploides , [2] los filamentos de musgo ( protonema ) pueden detectarse directamente en busca de la diana, ya sea mediante tratamiento con antibióticos o mediante PCR . Único entre las plantas , este procedimiento de genética inversa es tan eficaz como en la levadura . [3] La selección de genes se ha aplicado con éxito al ganado bovino, ovino, porcino y muchos hongos.
La frecuencia de modificación génica dirigida puede ser mejorada significativamente mediante el uso de ingeniería endonucleasas tales como nucleasas de dedos de zinc , [4] por ingeniería homing endonucleasas , [5] y nucleasas basado en ingeniería efectores TAL . [6] Este método se ha aplicado a especies que incluyen Drosophila melanogaster , [4] tabaco , [7] [8] maíz , [9] células humanas , [10] ratones [11] y ratas . [11]
Comparación con la captura de genes
La captura de genes se basa en la inserción aleatoria de un casete, mientras que la selección de genes manipula un gen específico. Los casetes se pueden usar para muchas cosas diferentes, mientras que las regiones de homología flanqueantes de los casetes de direccionamiento de genes deben adaptarse para cada gen. Esto hace que la captura de genes sea más fácil de manejar para proyectos a gran escala que la focalización. Por otro lado, el direccionamiento genético se puede utilizar para genes con transcripciones bajas que pasarían desapercibidos en una pantalla trampa. La probabilidad de atrapar aumenta con el tamaño del intrón , mientras que para el direccionamiento de genes, los genes pequeños se alteran con la misma facilidad.
Aplicaciones
La selección de genes se ha utilizado ampliamente para estudiar enfermedades genéticas humanas mediante la eliminación (" desactivación ") o la adición ("desactivación") de mutaciones específicas de interés. [12] Anteriormente utilizado para diseñar modelos de células de rata, los avances en las tecnologías de selección de genes permiten una nueva ola de modelos de enfermedades humanas isogénicas . Estos modelos son los modelos in vitro más precisos disponibles para los investigadores y facilitan el desarrollo de fármacos y diagnósticos personalizados, especialmente en oncología . [13]
Premio Nobel 2007
Mario R. Capecchi , Martin J. Evans y Oliver Smithies fueron galardonados con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2007 por su trabajo sobre "principios para introducir modificaciones genéticas específicas en ratones mediante el uso de células madre embrionarias" o focalización genética. [14]
Ver también
- Cre recombinasa
- Recombinación Cre-Lox
- Recombinación FLP-FRT
- Captura de genes (técnica de eliminación aleatoria de genes)
- Recombinación genética
- Recombinación homóloga
- Intercambio de casetes mediado por recombinasa (intercambio de un "casete de genes" preexistente por un "gen de interés")
- Tecnología de recombinasa específica del sitio
- Receptor de tipo Toll (ejemplo de un gen objetivo para el análisis)
- Mus musculus (ratón doméstico; organismo modelo común)
- Physcomitrella patens (única planta en la que está disponible el direccionamiento genético, a partir de 1998 [15] )
Referencias
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- ^ "Comunicado de prensa: Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2007" . Consultado el 8 de octubre de 2007 .
- ^ Knockout del gen de Arabidopsis: se buscan fenotipos
enlaces externos
- Esquema de la orientación genética por la Universidad de Michigan
- Orientación genética en diagrama de ratón y resumen por Heydari lab, Wayne State University
- Aspectos destacados de la investigación sobre genes indicadores utilizados en la selección de genes
- Reemplazo de genes dirigido a la cebada