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| El pelaje negro del ratón se refiere a las células modificadas genéticamente, el blanco son las células no modificadas. Los investigadores crían estos animales para producir una descendencia 100% modificada genéticamente, que contiene una mitad de CRISPR-Cas9. Crédito: Instituto Francis Crick |
Científicos del Instituto Francis Crick, en colaboración con la Universidad de Kent, han utilizado la tecnología de edición genética para crear camadas de ratones solo hembra y solo macho con una eficacia del 100%.
Este estudio de prueba de principio, publicado hoy en Nature Communications, demuestra cómo la tecnología podría utilizarse para mejorar el bienestar de los animales en la investigación científica y quizás también en la agricultura.
El nuevo método de los investigadores utiliza un sistema genético de dos partes para inactivar los embriones poco después de la fecundación, permitiendo que sólo se desarrolle el sexo deseado. Este método de base genética para controlar el sexo de las crías podría reducir drásticamente los sacrificios en ambos sectores.
La selección de embriones se basa en el hecho de que hay dos elementos de CRISPR-Cas9: la enzima Cas9 que corta el ADN, lo que permite a los científicos alterar regiones específicas, y el ARN guía que lleva el Cas9 al lugar correcto del genoma. El equipo colocó un elemento del sistema en el cromosoma X o Y del padre, lo que significa que solo lo heredarán los embriones femeninos o masculinos, respectivamente. El otro elemento lo aporta la madre y lo heredan todos los embriones.
El objetivo era el gen Top1, que es esencial para la replicación y reparación del ADN. Cuando se formó un embrión a partir de un espermatozoide y un óvulo, cada uno de los cuales contenía una mitad de CRISPR-Cas9, la edición del gen se activó en el embrión y este no pudo desarrollarse más allá de una etapa muy temprana de unas 16 a 32 células.
Para producir una camada exclusivamente masculina, los investigadores editaron el cromosoma X del padre, lo que significa que únicamente las hembras heredaron la mutación deletérea, y para una camada exclusivamente femenina, editaron el cromosoma Y.
Sorprendentemente, el método no supuso una disminución del 50% en el número de crías producidas, sino que el tamaño de las camadas se situó entre el 61% y el 72% de las camadas de control.
Como el gen Top1 está bien conservado en los mamíferos, estos resultados pueden ser también aplicables a otros animales.
Charlotte Douglas, primera autora y antigua estudiante de doctorado y científica postdoctoral en el Crick, afirma: "Este método funciona porque dividimos el proceso de edición del genoma por la mitad, entre un macho y una hembra, y solo cuando las dos mitades se encuentran en un embrión a través de la reproducción, se activa. Los embriones con ambas mitades no pueden desarrollarse más allá de etapas celulares muy tempranas.
"También hemos demostrado que este proceso funciona con éxito en diferentes combinaciones: introduciendo el Cas9 o los elementos de ARN guía en los cromosomas de la madre o del padre".
Como las crías que sobreviven solo contienen la mitad de los elementos CRISPR-Cas9 dentro de su genoma, esto actúa como un control que impide que la selección de sexo se transmita a generaciones posteriores, a menos que se críen selectivamente con un individuo del sexo opuesto que contenga la otra mitad.
"Las implicaciones de este trabajo son potencialmente de gran alcance cuando se trata de mejorar el bienestar de los animales, pero deben ser consideradas a nivel ético y regulatorio.
"En particular, antes de cualquier uso potencial en la agricultura, tendría que haber una amplia conversación y debate público, así como cambios en la legislación. Desde el punto de vista científico, también hay mucho trabajo por hacer durante varios años. Hay que seguir investigando, primero para desarrollar los conjuntos de herramientas de edición genética particulares para las distintas especies, y luego para comprobar que son seguros y eficaces".
Fuentes, créditos y referencias:
Douglas, C. et al. (2021). CRISPR-Cas9 effectors facilitate generation of single-sex litters and sex-specific phenotypes. Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-27227-2