Durante la última década, la inves-tigación y aplicación de nuevastecnologías relacionadas con lareproducción animal ha evolucio-nado de manera acelerada graciasal desarrollo de técnicas que incre-mentan la capacidad reproductivay que permiten un mayor progresoen el mejoramiento genético. Lastécnicas de manipulación del pro-ceso reproductivo que más aten-ción han recibido son la insemina-ción artificial, la superovulación, lafertilización in vitro, el cultivo deembriones, la transferencia y con-gelación de embriones, el sexadode semen y embriones, y, más re-cientemente, la clonación de em-briones.

La combinación de estas tecnolo-gías y su uso en el ámbito comer-cial, forma parte de un sistema paraproducir y comercializar los mejo-res animales productores de leche,carne y lana. Sin embargo, en laactualidad, la clonación es la únicatécnica asexuada de reproducciónanimal que permite producir indivi-duos genéticamente idénticos a suprogenitor, o bien al material nu-clear con que se los generó. Elloda la posibilidad de incorporar másrápidamente un genotipo desderebaños elite hacia los productores(para una comprensión másacabada del tema se recomienda

TRANSFERENCIA NUCLEAR DE CÉLULAS SOMÁTICAS (CLONACIÓN):

APLICACIONES EN PRODUCCIÓNANIMAL Y BIOTECNOLOGÍA

Ricardo Felmer D.Bioquímico, Ph.D.

rfelmer@inia.cl

María Elena AriasBioquímica

Gastón Muñoz V.Bioquímico, Dr.

INIA Carillanca

revisar www.embrios.org ywww.fmvz.unam.mx/fmvz/cienciavet/rvistas/CVvol19/CVv9c2.pdf).

La clonación animal puede darseen dos modalidades: por división(partición) de embriones o portransferencia nuclear. La primeraconsiste en la segmentación mecá-nica de un embrión en dos o máspartes, generando individuos gené-ticamente idénticos denominadosgemelos o clones. Sin embargo,esta forma de producir clones está

restringida por el número de célulasdel embrión, ya que la división serealiza antes de la activación delgenoma, que para el caso del bovi-no corresponde a un embrión alestado de ocho a dieciséis células.

En cambio, la tecnología de trans-ferencia nuclear permite producirvirtualmente copias ilimitadas deindividuos genéticamente idénti-cos, pues el material de partidacorresponde a un cultivo de célulasdel animal progenitor que se quiere

clonar, las cuales se pueden hacercrecer en el laboratorio y conservaren nitrógeno líquido a perpetuidad.El nacimiento de la oveja Dolly en1997, primer mamífero clonado apartir de células adultas, abrió elcamino a una tecnología de cre-ciente interés para la comunidadcientífica, por sus potenciales apli-caciones no sólo en producciónanimal sino también en medicina ybiotecnología, debido a la posibili-dad de producir proteínas con ac-tividad farmacológica para el tra-

Con la clonación se abren grandes posibilidades para los productores,

tales como tener rebaños de elite en solo una generación, conservar

características valiosas de razas en peligro de desaparecer, e incluso formar

"granjas farmacéuticas". En el laboratorio de Biotecnología Animal del

Centro Regional Carillanca ya se avanza en la producción de bovinos

utilizables como "biorreactores".

tamiento de enfermedades o a laposibilidad de generar animalescompatibles para el transplante deórganos.

A continuación se describen dosaplicaciones de la clonación enproducción animal.

Clonación y multiplicaciónde animales elite

Hasta la fecha, la multiplicación deanimales elite se ha venido reali-zando mediante inseminación arti-ficial, la cual suministra sólo la mi-tad de los genes. Con la clonación,los productores podrían recibir em-briones que serían clones de lasvacas más productivas de los re-baños elite, con lo que incremen-tarían la productividad de sus re-baños en tan sólo una generación.

En el escenario descrito, los em-briones clonados se venderían dela misma forma en que hoy se co-mercializa el semen, con la ventajade un transporte más fácil de losgenotipos entre países, evitandolos inconvenientes de la cuarente-na. La clonación permitiría multipli-car animales de las razas selec-cionadas, aumentando así la efi-ciencia productiva de las explota-ciones pecuarias.

La gran ventaja de la clonaciónradica en la rápida diseminación eincorporación de determinados ge-notipos en los rebaños. Aunqueexistiría un riesgo de pérdida dediversidad genética, el problemase podría evitar restringiendo laventa a un número limitado de clo-nes de cada genotipo por produc-tor. De este modo, aun cuando los

rebaños de algunos productoresconsistieran sólo de animales clo-nados, si los clones provinieran dediferentes animales elite se incre-mentaría la diversidad genética enlos predios.

Conservación de especiesy razas

La clonación también proporcionanuevas alternativas para la conser-vación genética. Ya se realizan es-fuerzos por clonar especies en pe-ligro, como el panda gigante, elbúfalo o algunas ya extintas, comoel tigre de tasmania o incluso elmamut.

En el caso de los sistemas de pro-ducción pecuaria, la presión co-mercial de razas sujetas a sistemasintensivos de producción ha des-plazado a muchas razas indígenaso criollas adaptadas a las condicio-nes locales (a modo de ejemplo, laraza Overo Negro en nuestro país).Estas razas pueden contener ge-nes importantes que confieran re-sistencia a enfermedades y adap-tación a las condiciones climáticas(frío/calor). Hay, por tanto, una ur-gente necesidad por prevenir sudesaparición.

Los métodos actuales de conser-vación consisten en almacenar se-men o embriones congelados, pro-cesos largos y costosos. Comoconsecuencia, el futuro de sólounas pocas razas está asegurado.La tecnología de clonación puedeproporcionar una forma más simpley efectiva de conservarlas utilizan-do muestras de tejido (sangre, biop-sias de piel, etc.) como fuentes decélulas, que podrían hacerse cre-

cer rápidamente enel laboratorio y con-servarlas en nitró-geno líquido, paraser utilizadas enexperimentos detransferencia nuclearcuando se requiera re-cuperar estos animales.

La clonación también tiene apli-caciones biotecnológicas, comose explica a continuación.

Producción de proteínasen la leche

La clonación animal ha permitidogenerar con mayor eficiencia ani-males transgénicos, lo cual ha po-tenciado la capacidad de producirproteínas humanas con aplicacio-nes clínicas. En efecto, si la célulaque se utiliza como donante denúcleos se manipula introduciendoun gen foráneo que codifica parauna proteína de interés, se genera-rán animales clonados que seránademás transgénicos.

Para lograr que el gen introducidoen el genoma del animal produzcala proteína de interés en la leche,se fusiona este gen a un fragmentode ADN correspondiente a un ele-mento regulador de alguna de las

proteínas secretadas normalmenteen la leche. Así, la proteína, ahoradenominada recombinante o pro-ducto transgénico, se produce ex-clusivamente en la glándula mama-ria. De esa forma, los animales sonconvertidos en poderosos bio-rreactores capaces de generargrandes cantidades de la proteínarecombinante, que superan a lossistemas clásicos, como los culti-vos celulares o microbianos.

La aplicación de dicha tecnologíaha permitido establecer las prime-ras "granjas farmacéuticas". Allí secrían ovejas, cabras, vacas o cer-dos transgénicos que producen ensu leche proteínas terapéuticaspara el tratamiento de enfermeda-des en humanos, tales como la he-mofilia (factores de la coagulación),enanismo (hormona de crecimien-

Proceso detransferencia nuclear.

Embriónclonado de

ocho células.

to), diabetes (insulina) etc. Algunasde estas proteínas terapéuticasestán en las últimas fases de prue-bas clínicas, esperando la aproba-ción por la FDA para su comercia-lización.

Otras aplicaciones en animales queestán siendo evaluadas, se relacio-nan con la posibilidad de modificarla composición de la leche. Impor-tantes esfuerzos se han orientadoa reducir los niveles de lactosa(para aquellos casos de intoleran-cia), suprimir la expresión de la β-lactoglobulina e incorporar lacto-ferrina para obtener una lechematernizada, más apta para el con-sumo de infantes. También se in-vestiga para modificar las propie-dades tecnológicas de la leche,incrementando los niveles de ca-seína para una mejor producciónde queso. Finalmente, un mercadointeresante se encuentra en la pro-

ducción de insumos industriales,particularmente enzimas, por losaltos volúmenes demandados.

En Chile: animales transgénicoscomo biorreactores

En el laboratorio de BiotecnologíaAnimal de INIA Carillanca, graciasal apoyo de FONDEF, se busca es-tablecer la plataforma tecnológicapara la producción de bovinostransgénicos que puedan ser utili-zados como biorreactores.

Con ese fin, se ha generado unvector de transformación genéticapara expresar una proteína recom-binante específicamente en la glán-dula mamaria de un mamífero du-rante la lactancia. Dicho vector seha evaluado in vitro en una líneacelular mamaria, confirmando sufuncionalidad y, en colaboracióncon el Laboratorio de Marcadores

Moleculares de la Facultad deOdontología de la Universidad deChile, se han generado los primerosratones transgénicos en Chile, co-mo modelo animal de un biorreac-tor biológico.

Actualmente se están realizandolos esfuerzos para lograr el esca-lamiento de este modelo animalhacia el bovino. Ya se ha consegui-do implementar la transformacióngenética de fibroblastos fetales yla tecnología de transferencia nu-clear (clonación), lo cual ha permi-tido generar embriones transgéni-cos clonados e implantarlos final-mente en hembras receptoras sin-cronizadas.

Aun cuando la eficiencia del pro-ceso de clonación es baja, estatecnología permite asegurar quetodos los terneros nacidos seránclonados y transgénicos, y se cons-

tituye en la principal herramientatecnológica para la generación deanimales transgénicos de granja(www.inia.cl/bioanimal/transg/paper_transgenicos.pdf).

Gracias al proyecto se espera, en-tonces, impulsar el desarrollo dela industria biotecnológica nacionaly contribuir con un nuevo sistemaproductivo de proteínas recombi-nantes, más ventajoso en términosde costos operacionales, rendi-miento, calidad e inocuidad delproducto.

Experienciasinternacionales

Experiencias similares existen enel mundo y el ejemplo más cercanose encuentra al otro lado de la cor-dillera, donde la empresa biotec-nológica Biosidus, generó en sep-tiembre del 2003 a "Pampa Mansa"

Embriones en desarrollo

Enucleación de ovocitosde matadero

Animal a clonar(Overo Negro)

Muestra de tejido deanimal elite (p.ej.piel)

Cultivo de células

Transferencia nuclear

Transformación decélulas

Fusión

Transferencia a receptoras

Célula para transferencianuclear transformada

genéticamente

Terneros transgénicos clonados

–una ternera de raza Jersey queporta el gen de la hormona de cre-cimiento humana (hGH)– y, másrecientemente, bovinos capacesde producir en su leche un precur-sor de la insulina humana, una al-ternativa de producción que permi-tirá disponer de altas cantidadesde medicamento idéntico a la pro-teína humana y a un menor costo.

Otro ejemplo es el de la empresaGoyaike, integrante del grupo ar-gentino Perez Companc, que adqui-rió en 2002 la mayoría accionaríade la firma estadounidense Cyagra,dedicada a la clonación de anima-les. Goyaike, a diferencia de Biosi-dus, se dedica sólo a la clonacióncomercial de ejemplares de altovalor genético, habiendo generadoa la fecha más de 16 toros clonadosde pedigrí (Angus, Hereford y Ho-lando).

Al igual que Biosidus, las empresasque generan granjas farmacéuti-cas utilizando procedimientos declonación y transgénesis debensometer sus procedimientos a ex-haustivas pruebas de seguridad yeficacia que garanticen el cumpli-miento de cada uno de los requisi-tos regulatorios indispensables pa-ra obtener la aprobación delproducto generado por la autoridadcompetente. Tal como en el pasadose hizo con la hGH recombinantee insulina, ambas producidas en labacteria Escherichia coli y hoy uti-lizadas en el tratamiento de niñoscon retardo de crecimiento y dia-betes, respectivamente.

Un estudio publicado hace pocopor la FDA (Food and Drug Admi-nistration) concluyó que la carney leche de bovinos, porcinos y ca-prinos clonados es indistinguible

de los animales no clonados, porlo que estos alimentos son tan se-guros para su consumo como losprovenientes de animales que secrían de manera convencional(www.fda.gov/cvm/CloneRiskAssessment.htm), aunque aún esnecesario esperar la aceptaciónque tendrán estos productos porparte de los consumidores.

ADN: ácido desoxirribonuclei-co ubicado en el núcleo de lacélula. Contiene la informacióngenética que se transmite a ladescendencia.

Biorreactor: sistema que man-tiene un ambiente biológica-mente activo en el cual se llevaa cabo un proceso químico queinvolucra organismos o sustan-cias bioquímicamente activasderivadas de dichos organis-mos.

Fibroblastos: tipo de célula queconstituye parte fundamentalde la estructura de soporte detejidos y órganos.

Genotipo: conjunto de los ge-nes de un individuo que, juntocon la variación ambiental, de-termina el fenotipo (aparienciaexterna).

Genoma: todo el ADN conteni-do en un organismo o célula.

Transferencia nuclear: partedel proceso de clonación, queconsiste en introducir el mate-rial genético de la célula a clo-nar en el ovocito de la mismaespecie, desprovisto de su pro-pio material genético.

Transgénico: organismo que hasido modificado mediante laadición de genes de origen ex-terno, para entregarle nuevasy mejores propiedades.

Vector de transformación: frag-mento de ADN circular quepermite la inserción de un genexógeno y su posterior multipli-cación en bacterias (E. coli).

Coronando la quinta Sema-na de Puertas Abiertas, elCentro Experimental LaPampa, en la Región de LosLagos, celebró los 35 añosde servicio a la agriculturanacional. Fue creado en1972 mediante un proyectopresentado al Fondo Nacio-nal de Desarrollo Regional(FNDR), con el objetivo deproducir semillas de papade alta calidad genética.

Entre los principales logrosdestacan la introducción ycreación de las principalesvariedades de papa que secultivan en Chile, entre ellasDesirée, Yagana, Pukará, yKaru. Es relevante, también,su contribución de tecnolo-gías de producción, manejoagronómico y almacena-miento, además de sus acti-vidades de capacitacióntécnica, la evaluación y mul-tiplicación de variedades decereales, lupino y ajo chilote,así como la introducción delarándano y la masificacióndel ganado Hereford para laproducción de carne en sec-tores marginales, lo que leha permitido ganarse el re-conocimiento nacional e in-ternacional.

En la ocasión se entregaronreconocimientos a los ges-tores del proyecto que diovida a La Pampa: Primo Ac-catino y José Santos Rojas;al operario de campo JoséHernán Andrade, y a PabloUrso, perteneciente a la Uni-dad de Presupuesto del Ins-tituto.

BREVESGLOSARIO

Entrega de reconocimientos a Primo Accatino, JoséSantos Rojas,Hernán Andrade y Pablo Urso.

LA PAMPA CELEBRÓ 35 AÑOS DE VIDA