Una sala de poco más de 11 metros cuadrados en un ala nueva de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad de São Paulo (USP), cuya puerta está siempre cerrada a extraños, alberga a una pequeña hazaña de la ingeniería genética. En este tímido compartimiento, en donde dos acondicionadores de aire y un extractor garantizan la temperatura controlada entre los 22 y los 25 grados Celsius y las lámparas simulan la luz natural durante 14 de las 24 horas del día, funciona un bioterio con cobayos especiales.
Dentro de las jaulas de plástico dispuestas en las estanterías que ocupan las dos mayores paredes del ambiente, vive la primera cría de ratones genéticamente modificados de Brasil. Los animales, más de 30 ejemplares -el primero nació en julio, pero el número puede variar de una semana a otra en razón de nuevos cruzamientos y eventuales bajas-, cargan alteraciones en un gen, el Fbn1, responsable por la síntesis de la fibrilina 1, proteína fundamental para la formación del tejido conjuntivo.
Algunos roedores recibieron una versión inactivada del Fbn1, que sencillamente no produce fibrilina. Otro recibió una copia del Fbn1 que da origen a una forma degenerada de esa proteína. En seres humanos, esta segunda mutación genética lleva al síndrome de Marfan, enfermedad hereditaria rara que causa un crecimiento excesivo de los miembros, desplazamiento de la retina y problemas cardiovasculares, limitando la expectativa de vida a los 40 años. Los dos linajes de ratones transgénicos fueron obtenidos por medio de la manipulación de las células tronco de embriones, la metodología más avanzada disponible hoy en día para esa finalidad.
Los roedores transgénicos made in Brazil representan, por lo tanto, la independencia nacional en un campo importante: la producción de cobayos a la medida para el estudio de problemas de salud de origen genético. “Con el dominio de esta técnica, vamos a producir nuestros propios modelos animales para el estudio de una serie de enfermedades que afectan al hombre”, dice Lygia da Veiga Pereira, coordinadora del Laboratorio de Genética Molecular del Instituto de Biociencias de la USP, que condujo la manipulación en las células tronco de los roedores. “Será más práctico e incluso vamos a economizar dinero.”
El bioterio con los cobayos fue ubicado en Medicina Veterinaria porque no había espacio físico en el laboratorio de Pereira para albergarlo. Además, investigadores de Veterinaria, coordinados por José Antonio Visintin, estaban interesados en colaborar con el experimento del IB, montando un bioterio para los ratones, y dispuestos a aprender la técnica para luego emplearla en la generación de animales transgénicos de gran porte. “Queremos alterar genéticamente porcinos y bovinos”, comenta Visintin.
Pedidos
El éxito en la producción de ratones genéticamente modificados llevó a que investigadora recibiera los primeros pedidos de cobayos a medida, efectuados por el Instituto del Corazón de São Paulo (Incor) y por la Fundación Oswaldo Cruz (Fiocruz) de Río de Janeiro. Actualmente, los brasileños que necesitan cobayos transgénicos tienen que importar ese tipo de animales. El costo de dichos roedores modificados puede ser bajo, cuando pertenen a linajes ya desarrollados fuera de Brasil. Y muy elevado (miles de dólares), cuando se trata de un animal con una alteración genética aún no realizada en ningún laboratorio del mundo.
La obtención de animales genéticamente modificados depende del pleno dominio de las técnicas de manipulación y cultivo de las células tronco de embriones, una de las áreas de investigación que suscitan más debates hoy en día, porque dichas células pueden ser usadas para otros fines, como la clonación de especies. El hecho de operar con este tipo de células suscita polémicas de lo más variadas, sobre todo si se trata de embriones humanos. ¿Por qué? Porque los embriones de los cuales se extraen las células tronco acaban muriendo luego del retiro de ese material. Por no trabajar con células tronco de embriones humanos, Lygia no enfrenta este dilema ético.
En la práctica, su primer desafío para producir ratones transgénicos fue obtener buenas células troncos de embriones de roedores, o, en el lenguaje de los biólogos moleculares, células tronco altamente pluri- o totipotentes. ¿Qué son exactamente estas células y para qué sirven? Son las células primordiales, indiferenciadas, que darán origen a todas las células de un organismo con funciones específicas: células nerviosas, sanguíneas, musculares, germinativas, cardíacas y las restantes.
Por lo tanto, la introducción de una modificación genética en el ADN (ácido desoxirribonucleico, portador del código genético y presente en todas las células) de células tronco de embriones, como la ejecutada por la bióloga molecular del IB en los ratones, tiene grandes posibilidades de ser incorporada por todos los tipos de células que formarán un organismo, generando así un ser transgénico. A ejemplo de los embriones, los seres adultos también tienen células tronco. El problema es que, hasta ahora, solo existían evidencias concretas de pluripotencia en el material retirado de los embriones-no así del de animales en edad avanzada.
Por eso, quienes se dedican a la producir cobayos transgénicas se ven obligados a hallar y cultivar en laboratorio células troncos de embriones de roedores, en las cuales será inyectado el ADN alterado. Fue exactamente eso lo que Lygia hizo. Del blastocisto (un tipo de célula que precede a la formación de huevo o cigoto) de ratones de pelaje agutí, la bióloga molecular retiró el llamado botón embrionario, a partir del cual establecióin vitro linajes de células tronco embrionarias. Luego sustituyó en el ADN de esas células tronco una de las copias normales delgen Fbn1 por una de las dos versiones del gen modificado, el Fbn1 incapaz de producir fibrilina, o el Fbn1, programado para codificar una forma degradada de esa proteína.
Los quiméricos
Estas células tronco modificadas fueron entonces cultivadas y agregadas en laboratorio a mórulas -células que representan el estadio inicial del desarrollo embrionario, retiradas de óvulos fertilizados- de roedores normales, de pelaje blanco. Este nuevo conjunto de células formó un embrión, que a su vez, fue transplantado a una “madre de alquiler”, una rata de pelaje blanco. A ésta le cabe la tarea de generar una cría de animales quiméricos. ¿Por qué quiméricos? Esos animales son formados por dos tipos de células genéticamente distintas, una proveniente del embrión original y otra de las células tronco alteradas genéticamente.
“El nivel de quimerismo puede estimarse a partir de la coloración de la piel, variando de 0 a 100%”, dice el ruso Alexandre Kerkis, profesor visitante del IB, que auxilió a Lygia en el desarrollo de los ratones transgénicos. Como la tonalidad agutí es dominante con relación a la blanca -y el gen alterado fue insertado en células tronco de animales agutí-, las quimeras más oscuras presentan una mayor cantidad de células derivadas de las células tronco modificadas. Es decir, en ellas la alteración genética se incorporó plenamente al ADN. En tanto que en las quimeras más claras, obviamente, el grado de expresión de la alteración genética es menor.
Un nuevo linaje
Por esta razón, a la hora de promover los cruzamientos finales que resultarán en la creación de un linaje estable de roedores transgénicos, los investigadores usan fundamentalmente las quimeras de pelaje agutí. “El proceso de generación de un nuevo linaje de ratones transgénicos demora alrededor de un año”, comenta Lygia, que aprendió la técnica de manipulación de células tronco embrionarias al inicio de la década de 90, durante su doctorado en el Hospital Monte Sinaí de Nueva York.
Es un proceso lento y, más allá de las dificultades con las células tronco y la manipulación genética, siempre existe el riesgo de perder una cría de ratones transgénicos. En septiembre del año pasado, por ejemplo, un ligero descuido en la asepsia del bioterio hizo que una colonia de ratones que estaba siendo manipulada para un experimento contrajera sarna y tuviera que ser descartada. Un pequeño accidente de trayecto que retrasó el cronograma de los investigadores del IB y de Veterinaria, pero no los sacó de la ruta trazada.
El futuro de las células tronco
Las células animales capaces de dividirse indefinidamente en un medio de cultivo y originar otras, que desempeñan tareas específicas -forman el tejido nervioso, muscular o cardíaco, por ejemplo-, son las llamadas células tronco. Existen dos grandes categorías: las derivadas del embrión y las de adultos.Las células tronco embrionarias son más investigadas que las adultas por ser más versátiles. Normalmente, provienen del tejido fetal de un embarazo interrumpido o, con mayor frecuencia, de óvulos fecundados in vitro no utilizados por parejas con problemas de infertilidad. Los óvulos permanecen almacenados en clínicas y hospitales.
De acuerdo con su estadio de evolución, esos óvulos pueden ofrecer células tronco totipotentes (pueden generar todos los tejidos de un ser, además del propio ser), pluripotentes (originan la mayor parte de los tejidos) y multipotentes (se transforman en algunos tipos de células). El retiro de las células inviabiliza el embrión, hecho que alimenta la polémica de las investigaciones con células tronco embrionarias. “Esta cuestión ha sido mal presentada”, opina Marco Antonio Zago, profesor de la Facultad de Medicina de Ribeirão Preto de la USP. “Esos embriones fueron descartados y nunca podrían generar un ser.”
En adultos, las células tronco provienen de la médula ósea, del cordón umbilical y, en menor cantidad, del propio torrente sanguíneo. El problema es que aún faltan evidencias indiscutibles de pluripotencia en las células tronco obtenidas a partir de seres desarrollados. “Se han producido algunos avances en el área en los últimos años, pero el tema aún es controvertido”, dice Zago, que investiga la sangre del cordón umbilical como fuente de células para enfermedades tales como las leucemias.
EL PROYECTO
Desarrollo de un Modelo Animal para el Síndrome de Marfan a través de la Manipulación del Genoma del Ratón Común
Modalidad
Programa Joven Investigador
Coordinadora
Lygia da Veiga Pereira – IB/USP
Inversión
R$ 70.382,31 y US$ 100.645,00
