3. Objetivos: Aplicaciones

La Biotecnología incluye "cualquier técnica que utilice organismos vivos o parte de los organismos para fabricar o modificar productos, mejorar plantas o animales o desarrollar microorganismos para usos específicos" (Rodríguez-Villanueva, 1986).

La potencialidad de la biotecnología estriba en producir cantidades ilimitadas de:

• Substancias de las que nunca se había dispuesto con anterioridad

• Productos que se obtenían en pequeñas cantidades

• Abaratamiento de los costes de producción

• Mayor seguridad en los productos obtenidos

• Nuevas materias primas, más abundantes y menos caras

Dentro de este contexto general, la Biotecnología ha incorporado la transgénesis animal con los fines que se indican a continuación:

• Mejora de caracteres productivos

• Resistencia a enfermedades

• Modelos animales de enfermedades humanas (por ejemplo, ratones knockout)

• Animales transgénicos como biorreactores para la síntesis de proteínas de alto valor (proteínas terapéuticas): Las "granjas farmacéuticas" o "granjas moleculares"

• Donación de órganos: Xenotransplantes

De todos ellos, en lo que sigue se hará referencia únicamente a los dos últimos.

3.1. Las granjas farmacéuticas

La Biotecnología ha aplicado estas técnicas experimentales de transgénesis y ya hoy se están estableciendo las primeras granjas farmacéuticas en las que se crían ovejas, cabras, vacas o cerdos transgénicos que producen en su leche proteínas terapéuticas humanas (ver Velander et al., 1997).

La manipulación genética de un mamífero doméstico transgénico consiste, en primer lugar, en preparar el fragmento de ADN que contiene el gen humano, uniéndolo a otro fragmento de ADN correspondiente a un elemento regulador (promotor) procedente de un gen que promueve la síntesis de una proteína de la leche (por ejemplo, la b -lactoglobulina, la caseína, etc.). De esta manera se asegura que el gen humano sólo se expresará en las células de las glándulas mamarias del animal transgénico (oveja, cabra, vaca, cerdo) obtenido tras la inyección del ADN manipulado en el pronúcleo masculino de un cigoto producido por fecundación in vitro. Sin embargo, actualmente, la utilización de la técnica de clonación por transferencia de núcleos de células genéticamente modificadas resulta más ventajosa. Con esta última técnica, los investigadores del Roslin Institute de Edinburgo obtuvieron por vez primera en 1997 ovejas transgénicas procedentes de núcleos de fibroblastos fetales a los que se les había introducido el gen humano que codifica para el factor IX de coagulación de la sangre (Schnieke et al., 1997). Los resultados de estos autores demostraron además que la utilización de la técnica de clonación de los núcleos modificados genéticamente es mucho más eficaz que la técnica original de microinyección de ADN en los pronúcleos de los cigotos.

Posteriormente, con estas técnicas se ha conseguido que la leche de las hembras transgénicas contenga también otras proteínas terapéuticas humanas (a -1-antitripsina, proteína C, factor VIII de coagulación, antitrombina III, etc.) que pueden luego ser fácilmente separadas de las restantes proteínas propias del animal. Además es importante señalar que el animal transgénico no se ve perjudicado en su desarrollo porque el gen humano sólo se expresa en las células de las glándulas mamarias debido al regulador específico al que se le ha asociado y, por tanto, en las restantes células del animal no se sintetiza la proteína humana al estar silenciado el gen humano. En consecuencia, el animal doméstico ha sido convertido en un gran biorreactor sin perjuicio aparente para él.

Las primeras granjas farmacéuticas fueron establecidas por compañías biotecnológicas como Pharmaceutical Proteins Ltd (PPL) en Escocia (1500 ovejas), Genzyme Transgenics en Estados Unidos (1000 cabras), Gene Pharming Europe en Holanda (vacas), etc. Otros grupos de investigación son partidarios de la utilización de las granjas de cerdos transgénicos dado su corto tiempo de gestación (cuatro meses), el intervalo generacional (un año) y el mayor tamaño de las camadas (10 a 12 lechones), teniendo en cuenta además que una cerda lactante produce unos 300 litros de leche al año.

Las cifras económicas demuestran la importancia futura de las granjas farmacéuticas : el mercado de proteínas terapéuticas, que actualmente se obtienen principalmente mediante fermentación o cultivo celulares, se estima en unos 7.600 millones de dólares anuales y se calcula que podrá llegar a ser de 18.500 millones de dólares el año 2000 (ver Postel-Vinay y Millet, 1997 para una versión divulgadora de los experimentos de clonación y de animales transgénicos).

Las cifras expresadas parecerían justificar las enormes inversiones que es necesario hacer para obtener animales transgénicos, tal como se indica en el cuadro adjunto:

PRODUCCIÓN DE MAMÍFEROS TRANSGÉNICOS EN DIFERENTES ESPECIES

De la última columna del cuadro anterior se deduce el valor económico de los rebaños de animales transgénicos. Indicaremos a continuación algunas realizaciones prácticas:

Ovejas transgénicas

Los pacientes de enfisema hereditario necesitan ingerir grandes dosis de a -1-antitripsina para suplir su deficiencia en plasma, donde la concentración es de 2 mg/ml. Pues bien, en el Roslin Institute de Edinburgo, en colaboración con la empresa PPL, se han obtenido por diversos procedimientos ovejas transgénicas portadoras del gen humano que codifica para la a -1-antitripsina (unido al promotor de la b -lactoglobulina para que se exprese exclusivamente en las células de la glándula mamaria. Así, el grupo que dirige el Dr. Ian Wilmut microinyectaron 549 cigotos con el ADN del gen humano unido al promotor del gen de la b -lactoglobulina de oveja, obteniendo 113 individuos de los que cinco (un cordero y cuatro ovejas) eran transgénicos. Las ovejas producían más de 1 mg/ml de a -1-antitripsina en la leche e, incluso, una de ellas, que presentaba un mayor número de copias del transgén integradas en el genoma, llegó a producir hasta 63 mg/ml durante la primera semana, pero luego se estabilizó en 35 mg/ml (Wright et al., 1991).

El mismo grupo de investigación ha obtenido también ovejas transgénicas portadoras del gen humano que codifica para el factor IX de coagulación de la sangre (antihemofílico), primero mediante la técnica de microinyección en el pronúcleo del cigoto del correspondiente gen humano (ADNc) unido al promotor del gen de la b -lactoglobulina de la oveja (Clark et al., 1989) y más tarde mediante la técnica de clonación: transferencia de núcleos de fibroblastos fetales genéticamente modificados (Schnieke et al., 1997).

Cabras transgénicas

Las cabras también pueden constituir unos buenos biorreactores de proteínas humanas puesto que producen 4 litros/día de leche y sus períodos de gestación y de desarrollo son cortos (5 y 8 meses, respectivamente). Así, Ebert et al. (1991) obtuvieron cabras transgénicas portadoras del gen humano que codifica para el activador tisular de plasminógeno (AtPH) que, al estar unido al promotor del gen de la b -caseína de la cabra, producía hasta 2-3 mg/ml de AtPH en la leche del animal. La proteína podía ser aislada con una pureza del 98% y una actividad específica de 610.000 U/mg (Denman et al., 1991) (Ver figura 1).

 

Vacas transgénicas

La gran producción lechera de las vacas (10.000 litros/año, 35 g proteína/litro de leche) las convierte en poderosos biorreactores de proteínas humanas. En 1991, tres grupos de investigación de Holanda (la Universidad de Leiden, la empresa Gene Pharming Europe y el Instituto de Producción Animal de Zeist) obtuvieron vacas transgénicas portadoras del gen humano de la lactoferrina que se sintetizaba en la leche del animal por estar unido al promotor de la a -S1-caseína bovina. Así, Krimpenfort et al. (1991) inyectaron 1.154 pronúcleos de otros tantos cigotos obtenidos por fecundación in vitro, de los cuales sobrevivieron 981. A los 9 días transfirieron 129 embriones a vacas estimuladas hormonalmente (pseudopreñez), quedando 21 de ellas preñadas y sólo 16 llevaron a término la gestación. Se obtuvo un macho y una hembra (que era un mosaico). El macho dio positivo para la presencia del gen humano en todos los tejidos analizados (placenta, oreja y sangre), estimándose que era portador de 5 a 10 copias del gen humano.

Más tarde, otro grupo de investigación (Cibelli et al., 1998) obtuvo tres terneros clónicos transgénicos que llevaban el trasgén híbrido b -gal-neo que se expresaba con un promotor muy potente del citomegalovirus.

En el caso de las vacas, otros objetivos pueden ser la aplicación de la técnica conocida como "modelo de la glándula mamaria" para reducir la lactosa (para los casos de intolerancia) o fabricar "in vivo" leche maternizada, suprimiendo mediante la técnica de "knockout" del gen de la b -lactoglobulina de la leche de vaca para imitar a la leche humana que no la tiene.