Un ratón modificado genéticamente o un modelo de ratón modificado genéticamente ( GEMM ) [1] es un ratón ( Mus musculus ) cuyo genoma ha sido alterado mediante el uso de técnicas de ingeniería genética . Los ratones genéticamente modificados se utilizan comúnmente para la investigación o como modelos animales de enfermedades humanas, y también se utilizan para la investigación de genes. Junto con los xenoinjertos derivados de pacientes (PDX), los GEMM son los modelos in vivo más comunes en la investigación del cáncer . Ambos enfoques se consideran complementarios y pueden usarse para recapitular diferentes aspectos de la enfermedad. [2]Los GEMM también son de gran interés para el desarrollo de fármacos , ya que facilitan la validación del objetivo y el estudio de la respuesta, la resistencia, la toxicidad y la farmacodinamia . [3]
Historia
En 1974, Beatrice Mintz y Rudolf Jaenisch crearon el primer animal genéticamente modificado insertando un virus de ADN en un embrión de ratón en etapa temprana y mostrando que los genes insertados estaban presentes en cada célula. [4] Sin embargo, los ratones no transmitieron el transgén a su descendencia y, por lo tanto, el impacto y la aplicabilidad de este experimento fueron limitados. En 1981, los laboratorios de Frank Ruddle [5] de la Universidad de Yale , Frank Costantini y Elizabeth Lacy de Oxford , y Ralph L. Brinster y Richard Palmiter en colaboración de la Universidad de Pensilvania y la Universidad de Washington inyectaron ADN purificado en una sola célula embrión de ratón utilizando técnicas desarrolladas por Brinster en las décadas de 1960 y 1970, mostrando por primera vez la transmisión del material genético a las generaciones posteriores. [6] [7] [8] Durante la década de 1980, Palmiter y Brinster desarrollaron y lideraron el campo de la transgénesis, refinando métodos de modificación de la línea germinal y utilizando estas técnicas para dilucidar la actividad y función de los genes de una manera que no era posible antes de su enfoque único. . [9]
Métodos
Hay dos enfoques técnicos básicos para producir ratones modificados genéticamente. El primero implica la inyección pronuclear , una técnica desarrollada y perfeccionada por Ralph L. Brinster en las décadas de 1960 y 1970, en una sola célula del embrión de ratón, donde se integrará aleatoriamente en el genoma del ratón. [10] Este método crea un ratón transgénico y se utiliza para insertar nueva información genética en el genoma del ratón o para sobreexpresar genes endógenos . El segundo enfoque, iniciado por Oliver Smithies y Mario Capecchi , implica la modificación de células madre embrionarias con una construcción de ADN que contiene secuencias de ADN homólogas al gen diana. Se seleccionan las células madre embrionarias que se recombinan con el ADN genómico y luego se inyectan en los blastocistos de los ratones . [11] Este método se utiliza para manipular un solo gen, en la mayoría de los casos "anulando" el gen diana, aunque puede ocurrir una manipulación genética cada vez más sutil y compleja (por ejemplo, la humanización de una proteína específica o solo cambiando un solo nucleótido ).
Usos
Los ratones genéticamente modificados se utilizan ampliamente en la investigación como modelos de enfermedades humanas. [12] Los ratones son un modelo útil para la manipulación e investigación genética, ya que sus tejidos y órganos son similares a los de un ser humano y portan prácticamente los mismos genes que operan en los humanos. [13] También tienen ventajas sobre otros mamíferos, en lo que respecta a la investigación, ya que están disponibles en cientos de cepas genéticamente homogéneas. [13] Además, debido a su tamaño, pueden guardarse y alojarse en grandes cantidades, lo que reduce el costo de la investigación y los experimentos. [13] El tipo más común es el ratón knockout , en el que se elimina la actividad de un solo (o en algunos casos, varios) genes. Se han utilizado para estudiar y modelar la obesidad, las enfermedades cardíacas, la diabetes, la artritis, el abuso de sustancias, la ansiedad, el envejecimiento, la recepción del dolor y la temperatura y la enfermedad de Parkinson. [14] [15] Los ratones transgénicos generados para portar oncogenes clonados y los ratones knockout que carecen de genes supresores de tumores han proporcionado buenos modelos para el cáncer humano . Se han desarrollado cientos de estos oncomic que cubren una amplia gama de cánceres que afectan a la mayoría de los órganos del cuerpo y se están perfeccionando para que sean más representativos del cáncer humano. [9] Los síntomas de la enfermedad y los posibles fármacos o tratamientos se pueden probar con estos modelos de ratón.
Un ratón ha sido modificado genéticamente para aumentar el crecimiento muscular y la fuerza al sobreexpresar el factor de crecimiento similar a la insulina I (IGF-I) en las fibras musculares diferenciadas . [16] [17] Otro ratón ha tenido un gen alterado que está involucrado en el metabolismo de la glucosa y corre más rápido, vive más tiempo, es más activo sexualmente y come más sin engordar más que el ratón promedio (ver Superratones metabólicos ). [18] [19] A otro ratón se le bloqueó o eliminó el receptor TRPM8 en un estudio que involucró capsaicina y mentol . [15] Con el receptor TRPM8 eliminado, el ratón no pudo detectar pequeños cambios en la temperatura y el dolor asociado con ellos. [15]
Se debe tener mucho cuidado al decidir cómo utilizar ratones genéticamente modificados en la investigación. [20] En ocasiones, incluso se pasan por alto cuestiones básicas como elegir el ratón de control de "tipo salvaje" correcto para usar en la comparación. [21]
Referencias
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enlaces externos
- Informática del genoma del ratón (informatics.jax.org)
- Unidad de Genética de Mamíferos Harwell: modelos de ratón para enfermedades humanas