Clonación y Células Madre

CLONACIÓN Y CÉLULAS MADRE CURSO EXPERIMENTACIÓN EN BIOTECNOLOGÍA

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TEMA 2.

CLONACIÓN Y CÉLULAS

MADRE

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN 2 1.1. CLONAJE Y CLONACIÓN 2 1.2. CLONES NATURALES 2

2. OVOGÉNESIS, FECUNDACIÓN Y DESARROLLO EMBRIONARIO 4 3. CÉLULAS MADRE 10 4. TÉCNICAS DE CLONACIÓN 11

4.1. PARTICIÓN DE EMBRIONES TEMPRANOS 11 4.2. TRANSFERENCIA NUCLEAR 11

4.2.1. A partir de células embrionarias o fetales 13 4.2.2. A partir de células adultas 14

5. ¿CÓMO SURGIERON LAS TÉCNICAS DE CLONACIÓN ACTUALES? 14 6. CONSIDERACIONES SOBRE LA CLONACIÓN 16 7. APLICACIONES DE LA CLONACIÓN ANIMAL 17 8. CLONACIÓN TERAPÉUTICA HUMANA 19

CLONACIÓN Y CÉLULAS MADRE

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1. INTRODUCCIÓN

La CLONACIÓN se define como el

para producir copias exactas de un

1.1. CLONAJE Y CLONACIÓN

Cabe destacar la diferencia entre los términos CLONAJE y CLONACI

Clonaje de genes

El término clonaje hace referenciobtención de un gran número de copias de un fragmento de ADN (amplificación)

Clonación de individuos

El término clonación hace referencia a l

del modelo original.

1.2. CLONES NATURALES

La clonación es un fenómeno que existe en la naturaleza

especies de reproducción asexuada, especialmente en el reino vegetal, donde una parte de la planta permite

generar otra nueva, cuya dotación genética es exactamente igual a la parental.

Este fenómeno no es tan frecuente en el reino

de reproducción es exclusivamente asexual.

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La CLONACIÓN se define como el uso de métodos asexuales

para producir copias exactas de un organismo concreto.

CLONAJE Y CLONACIÓN

Cabe destacar la diferencia entre los términos CLONAJE y CLONACIÓN:

hace referencia a la obtención de un gran número de copias de un

hace referencia a la producción de copias de un organismo cuyo genoma se

CLONES NATURALES

La clonación es un fenómeno que existe en la naturaleza. Este proceso se observa


generar otra nueva, cuya dotación genética es exactamente igual a la parental.

Este fenómeno no es tan frecuente en el reino animal y mucho menos entre los mamíferos, cuyo mecanismo

de reproducción es exclusivamente asexual.

CURSO EXPERIMENTACIÓN EN BIOTECNOLOGÍA

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uso de métodos asexuales

concreto.

a producción de copias de un organismo cuyo genoma sea idéntico al

. Este proceso se observa con profusión entre las


y mucho menos entre los mamíferos, cuyo mecanismo



En el caso del tatú (armadillo) se generan de cuatro a doce clones por partición del embrión, generando

Algunos animales pueden originar clones mediante partenogénesis, generando individuos genéticamente

idénticos, como las artemias y algunas especies de peces, ranas y lagartos. Otro ejemplo es el plancton.

A nivel celular también se observa el mecanismo de obtención de clones. En el caso de las células somáticas, éstas se dividen por mitosis. Es decir, a partir de una célula madre obtenemos dos células hijas idénticas entre sí e idénticas a la madre.

Otro ejemplo a destacar es el mecanismo de reproducción más habitual en bacterias: la fisión binaria. Por

este mecanismo se originan dos bacterias idénticas a la madre e idénticas entre sí.



Sin embargo existen ejemplos de mamíferos clónicos naturales, tales como los gemelos monocigóticos (el zigoto se divide en el útero y genera dos o más embriones genéticamente iguales entre sí, pero genéticamente diferentes a sus progenitores).

En el caso del tatú (armadillo) se generan de cuatro a doce clones por partición del embrión, generando gemelos monocigóticos, clones.



En el caso del plancton, cuando las condiciones son favorables, las hembras se reproducen por partenogénesis. El ovocito sin fecundar se desarrolla como individuo, dando lugar a clones idénticos a la madre que continúan reproduciéndose por partenogénesis. Cuando las condiciones son desfavorables, para aumentar la biodiversidad, los ovocitos terminan la meiosis y se generan individuos masculinos.

A nivel celular también se observa el mecanismo de obtención de clones. En el caso de las células

por mitosis. Es decir, a partir de una célula madre obtenemos dos células hijas idénticas entre sí e idénticas a la madre.


nan dos bacterias idénticas a la madre e idénticas entre sí.


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Sin embargo existen ejemplos de mamíferos clónicos naturales, tales como los gemelos

el zigoto se divide en el útero y genera dos o más embriones genéticamente iguales entre sí, pero genéticamente diferentes a sus

En el caso del tatú (armadillo) se generan de cuatro a doce clones por gemelos monocigóticos, clones.



plancton, cuando las condiciones son favorables, las hembras se reproducen por partenogénesis. El ovocito sin fecundar se desarrolla como individuo, dando lugar a clones idénticos a la madre que continúan reproduciéndose por

diciones son desfavorables, para aumentar la biodiversidad, los ovocitos terminan la meiosis y se generan individuos masculinos.




Los individuos que son clones naturales poseen los dos tipos de ADN (nuclear y

mitocondrial) exactamente iguales.

Sin embargo, en los clones artificiales con que sólo el ADN nuclear sea idéntico ya

se considera un clon.

2. OVOGÉNESIS, FECUNDACIÓN Y DESARROLLO EMBRIONARIO

Este apartado es fundamental para comprender las técnicas de clonación, ya que dichas técnicas intentan simular los procesos que se dan de forma natural durante la fecundación y los primeros estadíos embrionarios. Antes de observar estos procesos es importante revisar formación del ovocito (óvulo inmaduro) y cuáles son sus características.

Formación del ovocito (ovogénesis):

La ovogénesis comienza durante el periodo embrionario, fase en la que las oogonias se transforman en oocitos primarios. Las oogonias (células germinales primordiales) se desarrollan a partir del primer mes de gestación. Hasta el quinto mes se forman tres millones de oogonias por ovario. Las oogonias después degeneran y se destruyen. Las que sobreviven sufren una última división mitótica y forman el ovocito u oocito primario.

A continuación comienza la meiosis I pero ésta se detiene en la profase, permaneciendo en este estadío hasta que se alcanza la madurez sexual. Hasta justo antes de la ovulación, los ovocitos primarios se encuentran detenidos en la Profase I de la meiosis. A partir de este momento se forma el ovocito secundario y el primer corpúsculo polar. A continuación, el ovocito secundario entra en la segunda división meiótica y se detiene en la metafase. En este estado se produce la ovulación en la que el ovocito secundario abandona el ovario.



Sólo si el ovocito secundario es fecundadomeiosis y se forma el óvulo y segundo corpúsculo polar.

Ampliación de la imagen de las fases de la meiosis:



i el ovocito secundario es fecundado, continúa la meiosis y se forma el óvulo y segundo corpúsculo polar.

Ampliación de la imagen de las fases de la meiosis:


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continúa la meiosis y se forma el óvulo y segundo corpúsculo polar.



Fecundación:

Cuando el espermatozoide penetra en el ovocito, se produce una despolarización de la membrana, lo que implica que penetre un poco de calciointerior del ovocito. El ovocito en su citoplasma tiene muy baja concentración de Ca+2, ya que está “secuestrado” en el retículo endoplasmático liso. Al entrar un poco de Ca+2 en el citoplasma, éste se une a las proteícanal dependientes de Ca+2, las cualesconformación y permiten la entrada de más exterior al interior a través de estos canales. Lo mismo ocurre en las membranas del REL: el del REL hacia el interior del citoplasma del ovocito. La consecuencia es un aumento intracelular de que provoca que el zigoto entre en la fasecelular y comience el desarrollo embrionario.



Mientras la fecundación no tenga lugar, a la célula gamética femenina se le denomina ovocito secundario, puesto que óvulo será cuándo una vez fecundado el ovocito acabe la segunda meiosis. El ovocito secundario contiene ribosomas, proteínas y RNAm necesarios para los momentos iniciales de la embriogénesis o desarrollo embrionario.

Cuando el espermatozoide penetra en el ovocito, se produce una despolarización de la membrana, lo

penetre un poco de calcio (Ca+2) al

El ovocito en su citoplasma tiene muy baja , ya que está “secuestrado” en

el retículo endoplasmático liso. Al entrar un poco de en el citoplasma, éste se une a las proteínas

las cuales cambian de conformación y permiten la entrada de más Ca+2 del exterior al interior a través de estos canales. Lo mismo ocurre en las membranas del REL: el Ca+2 sale del REL hacia el interior del citoplasma del ovocito.

aumento intracelular de Ca+2, en la fase S del ciclo

celular y comience el desarrollo embrionario.

Ciclo Celular


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Mientras la fecundación no tenga lugar, a la célula gamética femenina se le denomina ovocito secundario, puesto que óvulo será cuándo una vez fecundado el

ontiene ribosomas, proteínas y arios para los momentos iniciales de la

o desarrollo embrionario.



Se puede provocar el comienzo del desarrollo embrionario, sin que exista la fecundación, dando pulsos eléctricos al ovocito. Esto provoca una despolarización de la membrana y por tanto un aumento intracelular de Ca+2 en el citoplasma del del desarrollo embrionario

El núcleo espermático se descondensa para formar el pronúcleo masculino que aumenta de tamaño. Las fibras de áster se enlazan con el pronúcleo femenino. Cada pronúcleo migra hacia el otro a la vez que se va duplicando su genoma. A este proceso se le denomina singamia. En mamíferos excepto en ratones no tiene lugar la fusión de los núcleos, sino que sino que la cromatina se condensa en cromosomas que se orientan según un huso mitótico común. El verdadero núcleo diploide de mamíferos no aparece en el zigoto, sino en el siguiente estadío, el estadío de dos células.

El zigoto es tetraploide (4n). Esto ocurre porque migra hacia el otro



e puede provocar el comienzo del desarrollo sin que exista la fecundación, dando pulsos

eléctricos al ovocito. Esto provoca una despolarización de la membrana y por tanto un aumento intracelular de

en el citoplasma del ovocito que induce el comienzo del desarrollo embrionario.

El esperma aporta el núcleo y su centrioloflagelo y las mitocondrias. En caso de que penetre la mitocondria, en el ovocito existen mecanismos para destruir el ADN mitocondrial masculino. Del centriolo se deriva el centrosoma, necesario huso mitótico. El centrosoma produce su ásterproteínas acumuladas en el citoplasma del ovocito

El núcleo espermático se descondensa para formar el pronúcleo masculino que aumenta de tamaño. Las fibras de áster se enlazan con el pronúcleo femenino. Cada pronúcleo migra hacia el otro a la vez que se va duplicando su genoma. A este proceso

. En mamíferos excepto en ratones no tiene lugar la fusión de los núcleos, sino que sino que la cromatina se condensa en cromosomas que se orientan según un huso

El verdadero núcleo diploide de mamíferos no , sino en el siguiente estadío, el

Zigoto con los dos pronúcleos.

tetraploide (4n). Esto ocurre porque cadamigra hacia el otro a la vez que va duplicando su genoma (2n).


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e puede provocar el comienzo del desarrollo sin que exista la fecundación, dando pulsos

eléctricos al ovocito. Esto provoca una despolarización de la membrana y por tanto un aumento intracelular de

que induce el comienzo

esperma aporta el núcleo y su centriolo, no penetrando el En caso de que penetre la mitocondria,

en el ovocito existen mecanismos para destruir el ADN

Del centriolo se deriva el centrosoma, necesario para producir el huso mitótico. El centrosoma produce su áster, gracias a las proteínas acumuladas en el citoplasma del ovocito.

Zigoto con los dos pronúcleos.

cada pronúcleo (n) va duplicando su genoma (2n).



Desarrollo embrionario:

A continuación vamos a explicar los estadíos iniciales del desarrollo embrionario para técnicas de clonación.

Segmentación

Radial Rotacional

MÓRULA

Cada una de las células que forman la mórula puede generar un

organismo completo y son las denominadas células Stem o células

madre totipotenciales.



os estadíos iniciales del desarrollo embrionario para

La segmentación consiste en una serie de divisiones mitóticas donde el enorme volumen del citoplasma del ovocito es dividido en numerosas células más pequeñas que reblastómeros. Durante la segmentación no se observa un aumento del volumen. En mamíferos, la segmentación:

- Es más lenta que en otras especies (12- Es rotacional - No todos los blastómeros se dividen al mismo tiempo

(asincronía) - El genoma está activado desde fases muy tempranas

la segmentación

El embrión continúa dividiéndose y llega a la fase de mórula. En esta fase el embrión es una masa compacta de células (blastómeros) de tamaño similarpor entre 12 y 16 blastómeros. Cada uno de estos blastómeros es una totipotente o célula stem totipotencialun individuo completo. Como todos los blastómeros tienen el mismo material genético, los organismos que se generen serán clones entre sí.



madre totipotenciales.


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os estadíos iniciales del desarrollo embrionario para comprender las

consiste en una serie de divisiones mitóticas donde el enorme volumen del citoplasma del ovocito es dividido en numerosas células más pequeñas que reciben el nombre de

Durante la segmentación no se observa un aumento del volumen.

que en otras especies (12-24h)

No todos los blastómeros se dividen al mismo tiempo

activado desde fases muy tempranas de

El embrión continúa dividiéndose y llega a la fase de . En esta fase el embrión es una masa compacta

de tamaño similar. Está formada

Cada uno de estos blastómeros es una célula madre totipotencial, capaz de originar

un individuo completo. Como todos los blastómeros tienen el mismo material genético, los organismos que se





A partir de la mórula, se van produciendo sucesivas divisiones mitóticas, el tamaño del embrión aumenta y se dan determinados movimientos celulares. Algunas células emigran hacia la periferia, formando unade blastómeros externos compactados llamada trofoblasto, que va a dar lugar a la placentaacumulan en un extremo de la cavidad esférica, formando el botón embrionario o masa internafeto. Además queda una cavidad interior llamada blastocele. Estas células tienen un cierto grado de diferenciación, puesto que ya han expresado diferentes genes

Cada una de las

célula stem pluripotencial. Aunque no son capaces de originar un

organismo completo, sí que tienen la capacidad de diferenciarse y

generar las diferentes células del organismo;

la regeneración de órganos y tejidos dañados.



A partir de la mórula, se van produciendo sucesivas divisiones mitóticas, el tamaño del embrión aumenta y se dan determinados movimientos celulares. Algunas células

gran hacia la periferia, formando una capa superficial de blastómeros externos compactados llamada

, que va a dar lugar a la placenta; otras se acumulan en un extremo de la cavidad esférica, formando

masa interna, que va a dar lugar al una cavidad interior llamada

Estas células tienen un cierto grado de diferenciación, puesto que ya han expresado diferentes genes.

BLASTOCISTO

las células del botón embrionario es una célula madre o



generar las diferentes células del organismo; de ahí su importancia en

ación de órganos y tejidos dañados.

Las células stem pluripotenciales se ponen en cultivo y según los factores de crecimiento que se le adicionen pueden transformarse por ejemplo en células cardiacas, células nerviosas, etc. Estas células en cultivo se conocen como stem embrionarias (células ES


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del botón embrionario es una célula madre o



de ahí su importancia en

pluripotenciales se ponen en cultivo y según los factores de crecimiento que se le adicionen pueden transformarse por ejemplo en células cardiacas, células nerviosas, etc.

e conocen como células células ES).



3. CÉLULAS MADRE

Las células madre son células especializadas con capacidad de diferenciarse y que se autoperpetuansí mismas, es decir, pueden renovarse constantemente mediante división celular.

En el apartado anterior hemos visto dos de los tres tipos de células madre. A continuación se revisarán los

tres tipos de forma resumida:

Mórula

Células madre

No son capaces de formar un organismo completo pero pueden formar cualquier célula que se encuentre en el organismo. Se obtienen del botón embrionario o masa interna de un blastocisto. Estas células en cultivo se conocen también como células Stem embrionarias (células ESdeterminadas condiciones, hacia cualquier tipo celular que se quiera reemplazar, lo cual tiene evidentes implicaciones terapéuticas.

Células madre multipotentes:



Las células madre son células no con capacidad de

autoperpetuan a pueden renovarse

constantemente mediante división

hemos visto dos de los tres tipos de células madre. A continuación se revisarán los

Células madre totipotentes:

Son capaces de formar un organismo completo, por lo que pueden dar lugar a todos los tipos celulares. Se obtienen a partir de la fase de mórula de un embrión.

Células madre pluripotentes:

o son capaces de formar un organismo completo pero pueden formar cualquier célula que se encuentre en el organismo. Se

del botón embrionario o masa interna de un Estas células en cultivo se conocen también como

células ES) y se pueden derivar, en determinadas condiciones, hacia cualquier tipo celular que se quiera reemplazar, lo cual tiene evidentes implicaciones

Blastocisto

Células madre multipotentes:

No son capaces de formar un organismo completo pero sí todos los tipos de células de un mismo tejido. Un ejemplo serían las células hematopoyéticas que dan lugar a todos los tipos de células sanguíneas y que se encuentran en la médula Células madre multipotenciales pueden obtenerse de la placenta, cordón umbilical, estrato basal de la epidermis, del folículo piloso, microvellosidades intestinales, etc.


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hemos visto dos de los tres tipos de células madre. A continuación se revisarán los

completo, por lo que pueden dar lugar a todos los tipos celulares. Se obtienen a partir de la fase

Blastocisto

organismo completo pero sí todos los Un ejemplo serían las células

hematopoyéticas que dan lugar a todos los tipos de células sanguíneas y que se encuentran en la médula ósea de los adultos.

ales pueden obtenerse de la placenta, , estrato basal de la epidermis, del folículo piloso,



Las aplicaciones potenciales de las células

órganos destinados al trasplante para reponer células que se pierden como consecuencia de:

- Patologías neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer o de Parkinson, - Diabetes - Trastornos cardiacos. - Accidentes.

Además, el estudio de las células madre

células, es decir dominar los mecanismos que hacen que algunos genes se activen y otros no, para dar lugar

a los diferentes tipos celulares. Pueden ser idóneas para probar nuevos medicamentos en diferentes tejidos,

previamente a realizar las pruebas en humanos o animales y se p

trasplantes de tejidos.

4. TÉCNICAS DE CLONACIÓN

Existen diferentes técnicas de clonación:

- PARTICIÓN DE EMBRIONES TEMPRANOS- TRANSFERENCIA NUCLEAR:

o A partir de células embrionarias o fetaleso A partir de células adultas

4.1. PARTICIÓN DE EMBRIONES TEMPRANOS

La partición de embriones tempranos o que consiste en partir o separar los blastómeros de un embrión de mórula zona pelúcida de otro ovocito o en una cubse implanta Para separar los blastómeros unos de otros se utilizan diferentes métodos como por ejemplocomo los blastómeros están unidos por cadherinas dependientes de calcio, éstas proteínas no mantendrán uniseparan. Otro método es introducir las mórulas en una solución alalginato y transferirlos después a un medio con

Los individuos clonados que se obtienen por esta técnica NO

en sentido estricto,

diferentes a sus progenitores



Las aplicaciones potenciales de las células stem o células madre se centran en la fabricación de tejidos y


Patologías neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer o de Parkinson,

de las células madre puede permitir conocer los mecanismos de especialización de las


Pueden ser idóneas para probar nuevos medicamentos en diferentes tejidos,

s pruebas en humanos o animales y se pueden utilizar en terapias celulares y

TÉCNICAS DE CLONACIÓN

técnicas de clonación:

PARTICIÓN DE EMBRIONES TEMPRANOS TRANSFERENCIA NUCLEAR:

A partir de células embrionarias o fetales A partir de células adultas

PARTICIÓN DE EMBRIONES TEMPRANOS

La partición de embriones tempranos o gemelación artificialque consiste en partir o separar los blastómeros de un embrión de mórula y posteriormente introducir cada una de estas células en zona pelúcida de otro ovocito o en una cubierta artificial

implanta en un útero.

Para separar los blastómeros unos de otros se utilizan diferentes métodos como por ejemplo: introducir las mórulas en un medio pobre en calcio, como los blastómeros están unidos por cadherinas dependientes de calcio, éstas proteínas no mantendrán unidos los blastómeros en este medio y se separan. Otro método es introducir las mórulas en una solución alalginato y transferirlos después a un medio con Cl2Ca.

Los individuos clonados que se obtienen por esta técnica NO se considera

estricto, puesto que aunque son individuos idénticos entre

progenitores.


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o células madre se centran en la fabricación de tejidos y


Patologías neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer o de Parkinson,

onocer los mecanismos de especialización de las


Pueden ser idóneas para probar nuevos medicamentos en diferentes tejidos,

ueden utilizar en terapias celulares y

gemelación artificial es la técnica que consiste en partir o separar los blastómeros de un embrión en estadío

y posteriormente introducir cada una de estas células en una ierta artificial. Posteriormente

Para separar los blastómeros unos de otros se utilizan diferentes métodos : introducir las mórulas en un medio pobre en calcio,

como los blastómeros están unidos por cadherinas dependientes de calcio, dos los blastómeros en este medio y se

separan. Otro método es introducir las mórulas en una solución al 1% de Ca.

se consideran clones

ndividuos idénticos entre sí, son



Con esta técnica se han conseguido obtener clones de

A continuación se muestran algunos eje

Clonación de primates: Tetra

no humano clonado por partición de un embriónobtuvo a partir de un embrión en estadío de 8 células fertilizado in vitro, que seindividuales en un medio libre de Cacontinuación dos blastómeros disociados sen cada una de las 4 zonas pelúcidas vacíasdesarrollaron 4 embriones con 2 de las 8 células originales cada uno. Tetra nació a los 157 días después de un embarazo normal. Como fue la única que nació no fue un clon de ningún individuo.

4.2. TRANSFERENCIA NUCLEAR

Esta técnica consiste en la traspaso de un núcleo de una célula

clonar) a otra célula, que es un ovocito enucl

En ocasiones no se transfiere un nú

Sea cual sea el origen del núcleo a transferir, la técnica c



Con esta técnica se han conseguido obtener clones de ovejas, vacas, ratones, primates y

A continuación se muestran algunos ejemplos:

Actualmente se producen clones de bóvidos con esta técnica:

por inseminación artificial de vacas de élite con toros de élite se obtienen embriones en fase de mórulala partición de los embriones y se desarrollan en un medio cultivo hasta la fase de blastocisto.implantan en el útero de diferentes vacas dando lugar a terneros de élite clónicos entre sí.

Tetra. Tetra fue el primer primate por partición de un embrión. Se

n embrión en estadío de 8 células que se disoció en 8 blastómeros

individuales en un medio libre de Ca+2 y Mg+2. A os blastómeros disociados se transfirieron

en cada una de las 4 zonas pelúcidas vacías y se 4 embriones con 2 de las 8 células

Tetra nació a los 157 días después de Como fue la única que nació no fue

un clon de ningún individuo.

TRANSFERENCIA NUCLEAR

Esta técnica consiste en la traspaso de un núcleo de una célula (que proviene del individuo que se desea

, que es un ovocito enucleado (previamente le han extraído el núcleo).

En ocasiones no se transfiere un núcleo sino que se introduce una célula completa.

l núcleo a transferir, la técnica consiste en las siguientes fases:

I. Enucleación del ovocito

II. Fusión con una nueva célula introducción de un nuevo núcleo

III. Activación del ovocito IV. Desarrollo embrionarioV. Implantación


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, ratones, primates y animales equinos.

Actualmente se producen clones de bóvidos con esta técnica: por inseminación artificial de vacas de élite con toros de élite se obtienen embriones en fase de mórula. Entonces se realiza

partición de los embriones y se desarrollan en un medio de cultivo hasta la fase de blastocisto. Posteriormente se

en el útero de diferentes vacas dando lugar a

que proviene del individuo que se desea

eado (previamente le han extraído el núcleo).

cleo sino que se introduce una célula completa.

onsiste en las siguientes fases:

Enucleación del ovocito con una nueva célula o

introducción de un nuevo núcleo Activación del ovocito Desarrollo embrionario



4.2.1. A partir de células embrionarias o fetales

Los núcleos que se van a transferir provienen de blastómeros de células embrionarias o fetales en cultivo. También puede transferirse un blastómero completo. Se transfieren a ovocitos o zigotos enucleados y la fusión de ambas células se provoca por una descarga eléctrica que además inicia el desarrollo embrionario.

Los clones que se obtienen por esta técnica son individuos casi idénticos entre sí pero diferentes de los progenitores del embrión donante, por lo que tampoco se considera clonación en sentido estricto.

Con esta técnica se han conseguido obtener clones de ovejas, cabras, terneros, cerdos, ratones, primates y conejos.



4.2.2. A partir de células

Los clones que se obtienen por esta técnica son

muy parecidos al donante (del que se diferencian en mutaciones somáticas y

genoma mitocondrial)

Con esta técnica se han conseguido obtener clones de

gatos, conejos, perros…

5. ¿CÓMO SURGIERON LAS TÉCNICAS DE CLONACIÓN ACTUALES

Los experimentos sobre clonación

especializada, es decir, una célula

fuese así, ¿sería capaz esa célula adulta de

fuera capaz de originar de nuevo el organismo comp

Tras el experimento de Spemann se sucedieron varias investigaci

Briggs y King (1952): Fueron capaces de p

blastocistos en ovocitos enucleados

no se pudo contestar a las preguntas formuladas por Spemann.



A partir de células adultas

En la transferencia nuclear a partir de células adultas, la transferencia es células o de células de individuos ya nacidos a ovocitos o zigotos enucleados Esta técnica sí genera clones de individuos ya nacidos y sí se consideraestricto.

Los clones que se obtienen por esta técnica son individuos casi idénticos entre sí y


genoma mitocondrial).

Con esta técnica se han conseguido obtener clones de ratones, ovejas, vacas, cerdos,

ÓMO SURGIERON LAS TÉCNICAS DE CLONACIÓN ACTUALES

experimentos sobre clonación comenzaron con el objetivo de conocer si

especializada, es decir, una célula adulta había perdido genes durante su diferenciación. Si no

fuese así, ¿sería capaz esa célula adulta de reprogramarse y conseguir llegar a una fase en la que

ar de nuevo el organismo completo y por tanto todos los tipos celulares?

Spemann, en 1938 se formuló estas preguntas y ll

primer experimento que originó las técnicas de transferencia nuclearSin embargo, no pudo demostrarse ninguna de estas preguntas hasta el año 1996, cuando nació Dolly.

Tras el experimento de Spemann se sucedieron varias investigaciones con batracios:

ueron capaces de producir clones de ranas introduciendo núcleos de

blastocistos en ovocitos enucleados. Sin embargo, las células de los blastocistos no son adultas, por lo que

no se pudo contestar a las preguntas formuladas por Spemann.


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En la transferencia nuclear a partir de células adultas, la transferencia es de núcleos de

de individuos ya nacidos a ovocitos o zigotos enucleados.

Esta técnica sí genera clones de individuos ya nacidos y sí se considera clonación en sentido

individuos casi idénticos entre sí y


ovejas, vacas, cerdos, cabras, mulos,

ÓMO SURGIERON LAS TÉCNICAS DE CLONACIÓN ACTUALES?

comenzaron con el objetivo de conocer si una célula

había perdido genes durante su diferenciación. Si no

y conseguir llegar a una fase en la que

leto y por tanto todos los tipos celulares?

, en 1938 se formuló estas preguntas y llevó a cabo el

primer experimento que originó las técnicas de transferencia nuclear. Sin embargo, no pudo demostrarse ninguna de estas preguntas hasta el

con batracios:

clones de ranas introduciendo núcleos de

Sin embargo, las células de los blastocistos no son adultas, por lo que



Gurdon (1962): Obtuvo clones de renacuajos (Xenopus laevis

queratinocitos (células de la piel). Para lograr la clonación de Xenopus laevis se transfirió un núcleo de la célula donante en un ovocito enucleadollevada a cabo mediante luz UV)renacuajo que no se desarrolló hasta la fase adultaque las preguntas de Spemann continuaban sin confirmarse.

Wilmut y Campbell del Instituto Roslin de

Nace Dolly (1996), el primer mamífero clónico a partir de una célula adulta

A continuación se fusionaron las célulaque además activaron los ovocitos para comenzar el desarrollo embrionario



(Xenopus laevis) a partir de . Para lograr la clonación

transfirió un núcleo de la célula en un ovocito enucleado (la enucleación fue

llevada a cabo mediante luz UV). Así se obtuvo un renacuajo que no se desarrolló hasta la fase adulta, por lo que las preguntas de Spemann continuaban sin

del Instituto Roslin de Edimburgo (1996)

Demostró por primera vez, con el nacimiento de Dolly, que era posible reprogramar células especializadas y llevarlas a una fase en la que fueran capaces de dar origen a todos los tipos celulares. lo que además se demostró que una célula adulta, ya diferenciada, no ha perdido genes durante su diferenciación, sino que ha expresado determinados genes dependiendo del tipo celular.

el primer mamífero clónico a partir de una célula adulta.

Para ello, por un lado, se obtuvieron las células adultas de luna oveja gestante blanca). Estas células donantes mantuvieron en cultivomedio pobre en suero bobino fetal, para conseguir que las células dejen de dividirse, es decir, que entren en fase de reposo (Go del ciclo celular). Por otro lado se obtuvieron ovocitos no fecundados de ovejas (cara negra) que se enuclearon.

células donantes con los ovocitos enucleados mediante impulsos eléctricos para comenzar el desarrollo embrionario.


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, con el nacimiento de que era posible reprogramar células

llevarlas a una fase en la que fueran capaces de dar origen a todos los tipos celulares. Por lo que además se demostró que una célula adulta, ya diferenciada, no ha perdido genes durante su

n, sino que ha expresado determinados genes dependiendo del tipo celular.

.

Para ello, por un lado, se obtuvieron las la glándula mamaria de

una oveja gestante Finn Dorset (de cara ). Estas células donantes se

mantuvieron en cultivo durante 5 días en un medio pobre en suero bobino fetal, para

que las células dejen de dividirse, es decir, que entren en fase de reposo (fase

Por otro lado se obtuvieron ovocitos no ovejas Scottish Blackface

(cara negra) que se enuclearon.

mediante impulsos eléctricos



Posteriormente se implantaron estos en oveja Blackface (cara negra) durante 6 días. Por último se reimplantaron las mórulas/blrecuperadas del oviducto, en úteros de otras 13 ovejas Blackface (cara negra). Al final del proceso sólo un embrión se desarrollo:

DOLLY (que era Finn Dorset, de cara blanca).

6. CONSIDERACIONES SOBRE LA CLONACIÓN

Los intentos de clonación en mamíferos han tenido un diferentes motivos:

También hay que considerar que obtener

diferentes causas, entre las que se cree que pueden estar



Posteriormente se implantaron estos embriones (277) (cara negra) durante 6 días. Por

último se reimplantaron las mórulas/blastocistos (29) eros de otras 13 ovejas

Al final del proceso sólo un embrión se desarrollo:

de cara blanca).

CONSIDERACIONES SOBRE LA CLONACIÓN

os intentos de clonación en mamíferos han tenido un alto índice de fracasos

La asincronía que existía ende las células donantes y receptoras, hacía que diera lugar a embriones inviables. Los donantes están en la fase G2 o Smientras que los ovocitos receptoresmetafase II de la meiosis. Wilmut y Campbell del Instituto Roslin (Edimburgo) en 1992 este problema en ovejas: embrionarias donantes en medio pobre en suero bovino fetal y consiguieron que dey entraran en fase Go. Ahora lsincronizarse con el citoplasma de la célula receptora. Sin embargo, no se logró resolcompletamente este problema en otras especies.

También hay que considerar que obtener animales vivos no implica que sean normales

, entre las que se cree que pueden estar:

El genomic imprinting o impronta genética.

fenómeno que ocurre, de manera natural, por el expresión de algunos genes queda silenciada, dependiendo de si se hereda del padre (imprinting paterno) o de la madre (imprinting materno).

Los tratamientos a los que se ven sometidos los que pueden deteriorarlos: enucleación mediante luz UV o mediante extracción del núcleo con pipeta…

Por defectos a la hora de realizar la reprogramación nuclear,

etc.


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fracasos. Esto puede deberse a

entre los ciclos celulares de las células donantes y receptoras, hacía que diera lugar a embriones inviables. Los núcleos

fase G2 o S del ciclo celular, ovocitos receptores están en la

. Wilmut y Campbell del Instituto Roslin (Edimburgo) en 1992 resolvieron este problema en ovejas: cultivaron las células embrionarias donantes en medio pobre en suero

onsiguieron que dejaran de dividirse . Ahora los núcleos ya podían

sincronizarse con el citoplasma de la célula . Sin embargo, no se logró resolver

completamente este problema en otras especies.

animales vivos no implica que sean normales. Esto puede tener

o impronta genética. Esto es un fenómeno que ocurre, de manera natural, por el cual la

queda silenciada, dependiendo de si se hereda del padre (imprinting paterno) o de la madre

Los tratamientos a los que se ven sometidos los ovocitos, que pueden deteriorarlos: enucleación mediante luz UV o mediante extracción del núcleo con pipeta…

Por defectos a la hora de realizar la reprogramación nuclear,



7. APLICACIONES DE LA CLONACIÓN

GANADERÍA:

Mejora y explotación mediante la reproducción directa de un individuo de élite La clonación de animales transgénicos permite obtener rebaños que producen proteínas de interés

médico. Para no reducir la diversidad genética ni aumentar la susceptibilidad a laclones, no debe sobrepasarse el índice de consanguinidad en más de un 0.3 % en un periodo de 100 años EXPERIMENTACIÓN:

Disminución del número de animales de experimentación Los clones garantizan un animal modelo de Los clones con diferentes fechas de nacimiento tienen numerosas aplicaciones:

o Análisis fenotípicos de la descendencia antes de la propagación de los clones.o Transferencia en serie de células

expectativas de vida.o Investigación simultánea retrospectiva (del gemelo más viejo) y prospectiva.o Implantación de gemelos en diferentes madres para estudiar la influencia del ambiente

materno

MEDICINA:

Clonación de animales transgénicos Estudio de enfermedades humanas, de la interacción entre el genoma materno y embrionario, papel del

citoplasma del ovocito y mecanismos de la estabilidad de div Análisis del genoma mitocondrial Producción de proteínas terapéuticas humanas

A continuación se realiza un breve repaso por la historia de la clonación. Aunque existen muchos más

ejemplos, éstos son los más relevantes:

En diciembre de 1997 se logró el nacimiento de

era una oveja clónica y transgénica, ya que era del gen del factor IX de la coagulación humana (de gran importancia para los hemofílicos)

En 1999 se obtuvieron CUPID y DIANAconsiguió la inserción precisa en el lugar deseado de dos genes. Uno de ellos llevaba un gen marcador

que servía de testigo y el otro llevaba el mismo gen marcad



CLONACIÓN ANIMAL

y explotación mediante la reproducción directa de un individuo de élite La clonación de animales transgénicos permite obtener rebaños que producen proteínas de interés

Para no reducir la diversidad genética ni aumentar la susceptibilidad a las epidemias en los rebaños de clones, no debe sobrepasarse el índice de consanguinidad en más de un 0.3 % en un periodo de 100 años

Disminución del número de animales de experimentación un animal modelo de control fiable y de reproducibilidad asegurada

Los clones con diferentes fechas de nacimiento tienen numerosas aplicaciones: Análisis fenotípicos de la descendencia antes de la propagación de los clones.Transferencia en serie de células stem para dirigir el envejecimiento celular más allá de las

expectativas de vida. Investigación simultánea retrospectiva (del gemelo más viejo) y prospectiva.Implantación de gemelos en diferentes madres para estudiar la influencia del ambiente

Clonación de animales transgénicos: producción de sustancias de interés, xenotrasplantes, etc.Estudio de enfermedades humanas, de la interacción entre el genoma materno y embrionario, papel del

ocito y mecanismos de la estabilidad de diversos estados diferenciadosAnálisis del genoma mitocondrial (interviene en Alzheimer, Parkinson...)

Producción de proteínas terapéuticas humanas


ejemplos, éstos son los más relevantes:

se logró el nacimiento de POLLY, que y transgénica, ya que era portadora

del gen del factor IX de la coagulación humana (de gran importancia para los hemofílicos).

CUPID y DIANA que eran dos ovejas transgénicas clonadas. En concreto, se

consiguió la inserción precisa en el lugar deseado de dos genes. Uno de ellos llevaba un gen marcador

l otro llevaba el mismo gen marcador además del de la α


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y explotación mediante la reproducción directa de un individuo de élite La clonación de animales transgénicos permite obtener rebaños que producen proteínas de interés

s epidemias en los rebaños de clones, no debe sobrepasarse el índice de consanguinidad en más de un 0.3 % en un periodo de 100 años

reproducibilidad asegurada

Análisis fenotípicos de la descendencia antes de la propagación de los clones. ir el envejecimiento celular más allá de las

Investigación simultánea retrospectiva (del gemelo más viejo) y prospectiva. Implantación de gemelos en diferentes madres para estudiar la influencia del ambiente

: producción de sustancias de interés, xenotrasplantes, etc. Estudio de enfermedades humanas, de la interacción entre el genoma materno y embrionario, papel del

ersos estados diferenciados


que eran dos ovejas transgénicas clonadas. En concreto, se

consiguió la inserción precisa en el lugar deseado de dos genes. Uno de ellos llevaba un gen marcador

α-1-antitripsina .



Clonación de cerdos:

Clonación de cabras:

En 1999, dos empresas anuncian la clonación de cabras. En el 2000, se obtienen Webster y Peterclonados portadores de un gen de arácnido (controla la síntesis de la proteína de la seda de araña). Fecundaron estos machos con dos hembras, para que así las hembras de la descendencia de la seda de araña (muy útil para la fabricación de fibras más resistentes, necesarias en la industria aerospacial)

Clonación de aves:

Clonación de conejos: En 2002, INRA obtiene el primer conejo clonado.producidos por clonación podrían convertirse en instrumentos muy interesantes para el estudio de aterosclerosis y enfermedades cardiovasculares.



Para que la clonación de cerdos tenga éxito hay que producir en un día varios embriones viables y se necesitan al menos cuatro fetos viables en la matriz. Aún así, PPL Therapeutics diseñó un nuevo método (doble transferencia nuclearobtuvieron cinco lechones en los que se había insertado un gen al azar. La aplicación de la clonación de cerdos transgénicos es fabricar órganos porcinos más fácilmente tolerables posistema inmunitario humano para realizar (trasplantes entre individuos de diferentes especies).

, dos empresas anuncian la clonación de cabras.

Webster y Peter que son dos machos cabríos clonados portadores de un gen de arácnido (controla la síntesis de la proteína de la seda de araña). Fecundaron estos machos con dos hembras, para que así las hembras de la descendencia dieran leche con la proteína

(muy útil para la fabricación de fibras más resistentes, necesarias en la industria aerospacial).

En diciembre del 2000, en el Instituto Roslin y Viragendesarrollar la transferencia nuclear para producir en los huevos anticuerpos anti-cáncer.

obtiene el primer conejo clonado. Los conejos transgénicos producidos por clonación podrían convertirse en instrumentos muy interesantes para el estudio de aterosclerosis y enfermedades


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Para que la clonación de cerdos tenga éxito hay que producir en un día varios embriones viables y se necesitan al menos cuatro fetos viables en la matriz. Aún así, PPL Therapeutics

doble transferencia nuclear) y cinco lechones en los que se había insertado un

aplicación de la clonación de cerdos transgénicos es fabricar órganos porcinos más fácilmente tolerables por el

rio humano para realizar xenotrasplantes individuos de diferentes especies).

En diciembre del 2000, en el Instituto Roslin y Viragen acordaron desarrollar la transferencia nuclear para producir en los huevos



Clonación de ratones y ratas:

En ratón de llamó núcleo en el ovocito enucleado en vez de fusionar las dos células En el Se crlos intentos de clonación en otras esp

Estudiando estos ejemplos de clonación de diferentes especies surge la pregunta:

a nuestras mascotas?

8. CLONACIÓN TERAPÉUTICA HUMANA

La finalidad de la clonación humana es terapéutica.

PRIMER EMBRIÓN HUMANO CLÓNICO

La clonación terapéutica humana es factible

otros mamíferos. En ovejas, las células



En 1998, Wakayama y Yanagimachi clonaron ratonesratón de llamó Cumulina. Se obtuvieron ratones clónicos núcleo en el ovocito enucleado en vez de fusionar las dos células

En el 2003, INRA: consiguió la clonación de la rata Ralph

Se cree que loa ratones o las ratas algún día darán respuesta al bloqueo de los intentos de clonación en otras especies.

Estudiando estos ejemplos de clonación de diferentes especies surge la pregunta:

La biología de la reproducción canina hace del perro un animal difícil de clonar, sin embargo, en 2005 se consiguió por primera vez clonar perros (Snuppy). También se ha conseguido clonar gatos, en el año 2000 se obtuvo un clon embrionario a partir de una célula de piel de gato muerto y en el año 2002 se obtuvo a Copycat, el primer gato clonado del mundo.

TERAPÉUTICA HUMANA


PRIMER EMBRIÓN HUMANO CLÓNICO

Las investigaciones están dirigidas a obtener trasplantes a personas adultas, para evitar el riesgo de rechazo. Los potenciales beneficios terapéuticos parecen ser muy esperanzadores, aunque hoy en día este objetivo todavía es lejano. Debido a que la clonación humana implica desechar embriones en fase de mórula/se generan implicaciones éticas, que provocan recelo en parte de la sociedad. El debate ético está abierto.

es factible aunque las dificultades para la clonación

as células stem embrionarias han sido llevadas a la fase Go


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, Wakayama y Yanagimachi clonaron ratones por 1ª vez. El primer Se obtuvieron ratones clónicos inyectando el

núcleo en el ovocito enucleado en vez de fusionar las dos células.

Ralph.

algún día darán respuesta al bloqueo de

Estudiando estos ejemplos de clonación de diferentes especies surge la pregunta: ¿podemos clonar

La biología de la reproducción canina hace del perro un animal difícil de primera vez clonar

perros (Snuppy). También se ha conseguido clonar gatos, en el año lon embrionario a partir de una célula de piel de

y en el año 2002 se obtuvo a Copycat, el primer gato


están dirigidas a obtener tejidos para , para evitar el riesgo de

beneficios terapéuticos parecen ser muy esperanzadores, aunque hoy en día este objetivo todavía es lejano. Debido a que la clonación humana implica desechar embriones en fase de mórula/blastocisto, se generan implicaciones éticas, que provocan recelo en

rte de la sociedad. El debate ético está abierto.

la clonación son mayores que en

embrionarias han sido llevadas a la fase Go y existe una demora



en el inicio de la transcripción (desde 8

podido ser llevadas a la fase Go y el c

Superando las dificultades técnicas, en

Massachusetts) logró la PRIMERA CLONACIÓN DE UN EMBRIÓN HUMANO

fue conseguir células stem embrionarias (ES) humanas que

La técnica empleada en la clonación del primer embrión humano fue la que se muestra en imágenes a

continuación y que supone un resumen de muchos de los conceptos tratados en este tema

Para visualizar vídeos sobre la técnica de

transferencia nuclear y sobre células madre,

puede acceder a



transcripción (desde 8-16 células). Sin embargo, las células de ratones y humanos NO

llevadas a la fase Go y el comienzo de la de transcripción es en el estadío de 2 células

icas, en noviembre de 2001, Advanced Cell Technologies (ACT) (Worcester,

PRIMERA CLONACIÓN DE UN EMBRIÓN HUMANO. La finalidad de esta clonación

embrionarias (ES) humanas que proporcionaran tejidos para tra


y que supone un resumen de muchos de los conceptos tratados en este tema



puede acceder a www.vita-aidelos.com


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. Sin embargo, las células de ratones y humanos NO han

estadío de 2 células.

dvanced Cell Technologies (ACT) (Worcester,

finalidad de esta clonación

para trasplantes.


y que supone un resumen de muchos de los conceptos tratados en este tema:



aidelos.com

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Clonación y Células Madre