CLONACIÓN Concepto, clonación reproductiva y no reproductiva. Transgénesis: animales y plantas transgénicos. Células madre. Xenotransplantes

CLONACIÓN CLON: retoño, rama o brote CLON: conjunto de células o individuos genéticamente idénticos que derivan de un antepasado común CLONACIÓN: acción de obtener un clon CLÓNICO: individuo obtenido por clonación

CLONACIÓN CLONACIÓN EN PROCARIOTAS: Aislar y multiplicar en tubo de ensayo un determinado gen o, en general, un trozo de ADN

ADN donante Vector recombinante con el inserto 1 o 2 ser fácil de manipular y ser relativamente pequeño tener capacidad de proliferación en células vivas contener sitios de restricción convenientes (mejor si son únicos) contener mecanismos para la identificación y recuperación de las moléculas recombinantes

IDENTIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS RECOMBINANTES RESISTENCIA A ANTIBIÓTICOS: El plásmido que contiene el gen de la proteína de interés también contiene un gen de resistencia a un antibiótico BACTERIAS “COLOREADAS”: El gen de nuestra proteína se inserta en el plásmido interrumpiendo al gen de una enzima que produce color azul

PRODUCTO SISTEMA DE PRODUCCIÓN INDICACIÓN TERAPÉUTICA Anticoagulantes Activador del plasminógeno tisular Hirudina Escherichia coli Levaduras Infarto de miocardio Prevención de trombosis Hormonas Insulina Hormona de crecimiento Hormona paratiroidea Calcitonina Glucagón E. coli/Levaduras E. coli E.coli Diabetes mellitus Retraso en el crecimiento/S. Turner Osteoporosis Enfermedad de Paget Hipoglucemia Factores Hematopoyéticos Interferón alfa Interleuquina 2 Hepatitis B y C, cáncer Cáncer de riñón Vacunas Anti hepatitis A y B Prevención de hepatitis A y B

CLONACIÓN EN EUCARIOTAS Clonación Reproductiva Clonación Terapéutica

CLONACIÓN EN EUCARIOTAS CLONACIÓN REPRODUCTIVA: - PARTICIÓN (FISIÓN) - PARACLONACIÓN Transferencia de núcleos embrionarios - CLONACIÓN VERDADERA Transferencia de núcleos adultos - CLONACIÓN EN HUMANOS

CLONACIÓN PARTICIÓN, FISIÓN o GEMELACIÓN ARTIFICIAL - División de embriones tempranos: separación de células en estado de mórula e implantación de los semiembriones en úteros distintos - Número pequeño de individuos clónicos - Individuos diferentes a sus progenitores - Equivalentes a gemelos monocigóticos

CLONACIÓN PARACLONACIÓN - Transferencia de núcleos embrionarios o fetales: núcleos de blastómeros de embriones o de células fetales se transfieren a ovocitos enucleados - El ovocito receptor aporta las mitocondrias - Individuos diferentes de los progenitores del embrión

CLONACIÓN POR TRANSFERENCIA DE NÚCLEOS EMBRIONARIOS PARACLONACION: CLONACIÓN POR TRANSFERENCIA DE NÚCLEOS EMBRIONARIOS

CLONACIÓN CLONACIÓN VERDADERA - Transferencia de núcleos de células de individuos nacidos a ovocitos enucleados - El ovocito receptor aporta las mitocondrias - Individuos casi idénticos a su progenitor

29 de ellos desarrollados hasta mórula o blastocisto CLONACIÓN VERDADERA 1000 ovocitos 277 embriones se recuperaron 247 29 de ellos desarrollados hasta mórula o blastocisto 13 ovejas portadoras se desarrolló un único embrión

FINES POSIBLES DE LA CLONACIÓN * PARTICIÓN O FISIÓN: En animales: Investigación básica Fertilización in vitro (FIV) En humanos: FIV * PARACLONACIÓN: En animales: Investigación, biotecnología Producción ganadera Xenotrasplantes En humanos: Terapia con células madres

FINES POSIBLES DE LA CLONACIÓN * CLONACION VERDADERA: En animales: Transgénesis Xenotrasplantes Recuperación de especies salvajes en extinción En humanos Terapia con células madres

CLONACIÓN EN EUCARIOTAS Clonación Reproductiva Clonación Terapéutica

TRANSGÉNESIS * PLANTAS TRANSGÉNICAS * ANIMALES TRANSGÉNICOS Introducción mediante diversos métodos, de información genética exógena en células eucariotas Transgén: gen que se introduce de forma estable en un organismo Transgénico: individuo que porta un transgén * PLANTAS TRANSGÉNICAS * ANIMALES TRANSGÉNICOS

ALIMENTOS MODIFICADOS GENETICAMENTE DE MEJOR CALIDAD * ARROZ con beta caroteno de genes de narciso y de Erwinia uredovora * ARROZ fortificado con un gen de la ferritina del frijol de soja * TOMATE Flavr Savr con ADN antisentido del gen de la poligalacturonasa que degrada las pectinas en la maduración * TOMATE con tres veces y medio de beta caroteno.

PLANTAS MODIFICADAS GENÉTICAMENTE PARA SER MAS PRODUCTIVAS . * Arroz con tres genes de enzimas de maíz: Fosfoenolpiruvato carboxilasa (PEPC) Piruvato ortofosfato dikinasa (PPDK) NADP enzima málica (ME) Codifican la vía fotosintética C4  aumenta la producción de arroz. Estudios de campo preliminares hechos en China y en Corea mostraron respectivamente incrementos de granos de 10-30% y de 30-35% de plantas transgénicas con PEPC y PPDK.

ALIMENTOS MODIFICADOS GENÉTICAMENTE CON VACUNAS INCORPORADAS * Patata con la sub-unidad B antigénica de la enterotoxina del Vibrio cholerae * Frijol de soja con anticuerpos que protegen contra el virus 2 del Herpes Simple (HSV) * Tabaco con anticuerpos que previenen la caries dental producida por Streptococcus mutans.

ANIMALES TRANSGÉNICOS Se obtienen con los siguientes fines: - Identificar, aislar y caracterizar genes y así entender cómo funcionan - Como modelos de enfermedades que afectan al hombre y así poder desarrollar nuevas drogas y nuevas estrategias de tratamiento - Como fuente de tejidos y órganos para transplantes en humanos - Para mejora de ganado y otros animales de importancia económica - Para producir proteínas de importancia farmacéutica.

El primer animal transgénico fue un ratón “gigante”que expresaba la hormona de crecimiento de rata.

Animales transgénicos (oveja con el gen del factor VIII)

Ratón transgénico con GFP

Inserción del gen en el núcleo Métodos de introducción del gen Inserción del gen en el núcleo - Ectópica: al azar - Recombinación homóloga

TRANSGÉNESIS: MÉTODOS DE INSERCIÓN DEL GEN Recombinación homologa

TRANSGÉNESIS: MÉTODOS DE INSERCIÓN DEL GEN ECTÓPICA o ALEATORIA: de ~100 embriones, sólo uno acepta la inserción en el lugar adecuado

CÉLULAS MADRE Troncales, Estaminales o Stem Cells Células capaces de: Generar como descendencia células hijas especializadas en cualquier tipo tisular Autorrenovarse en el tiempo

CÉLULAS MADRE Embrionarias Adultas Tipos de Células Madre Embrionarias Adultas

CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS (ES) Día 0 Fecundación Día 3 Trompas Día 7 Previo a Implantación m.c.i. Trofoblasto Placenta Embrión Zigoto (óvulo fecundado) Mórula (varios Blastómeros) Blastocisto (masa celular interna) Células Madre Embrionarias in vitro Única Célula Totipotente Masa Celular Totipotente Masa Celular Pluripotente

Fuentes Proveedoras de Células Madre Embrionarias Las células de la masa celular interna (m.c.i.) del blastocisto tanto como las células germinales de la cresta germinal del embrión temprano se obtienen a partir de: Sobrantes de Fecundación in vitro Abortos Embriones Clonados

Aplicación de las Células Madre Embrionarias en Terapias Investigación Biomédica Mecanismos de funcionamiento de los sistemas orgánicos y de sus patologías. Diseño de Nuevos Medicamentos Terapias Celulares Alzheimer, Parkinson y Enfermedades Neurodegenerativas Ingeniería de Tejidos

Ingeniería de Tejidos y Órganos CÉLULAS MADRE Ingeniería de Tejidos y Órganos Pretende lograr estructuras tridimensionales organizadas : EEUU:Apligraf y Carticel Reconstrucción de vejigas. Arterias funcionales artificiales. Prótesis óseas biológicas. Células encapsuladas que liberan sustancias terapéuticas. C. Vacanti de la Universidad de Massachusetts usó un andamio biodegradable con forma de oreja sobre el cual creció células de cartílago y de piel y los implantó en un ratón que proveía las condiciones in vivo.

CÉLULAS MADRE ADULTAS (AS) Estroma de la Médula ósea (MSC) Cordón Umbilical Hematopoyéticas (HSC) Estroma de la Médula ósea (MSC) Sistema Nervioso Central

CÉLULAS MADRE ADULTAS Células Madre Tejidos Piel Músculo Nervioso Hueso Ingeniería de Tejidos y Terapias Celulares Diferenciación del cultivo in vitro Células Madre Cultivo in vitro Transferencia del núcleo de una célula adulta a un óvulo enucleado Blastocisto m.c.i. Blastómero

APLICACIÓN DE LAS CÉLULAS MADRE ADULTAS PARA TERAPIAS Terapias Celulares Reparación de Tejidos dañados Tratamiento de enfermedades genéticas o producidas por terapias oncológicas Leucemias Linfomas Anemias Depleciones del Sistema Inmunitario

TRATAMIENTOS ACTUALES CON VECTORES Y CELULAS MADRES

XENOTRANSPLANTES Transferencia de órganos de una especie a un receptor de otra especie

TRASPLANTES XENOTRASPLANTES: TRASPLANTE DE TEJIDOS: STEM CELLS - Evitar el rechazo del sistema inmune: - Eliminación de genes (Knockout) - Inserción de genes de la especie receptora - Buen funcionamiento del órgano trasplantado - Controlar la posibilidad de trasmitir enfermedades para el receptor TRASPLANTE DE TEJIDOS: STEM CELLS

PRODUCCIÓN DE CLONES: Se realiza mediante la transferencia del núcleo de una célula corporal (donador) a un huevo que ha sido enucleado. La producción también se conoce como transferencia nuclear (TN) ANIMAL TRANSGÉNICO: Aquel al que se le ha introducido un gen procedente de otra especie (añadiendo o reemplazando una secuencia de ADN) ANIMAL KNOCKOUT: Cuando un gen es inactivado o eliminado de una especie QUIESCENCIA: Es el estado celular (G0) ideal para la transferencia nuclear STEM CELLS: Células totipotenciales que pueden transformarse en cualquier tipo celular XENOTRANSPLANTE: Transferencia de órganos de una especie a un receptor de otra