La edición genética facilita la incorporación de características deseadas en el ganado bovino
Los terneros de pelo corto nacidos en la hacienda experimental de Embrapa en Juiz de Fora [Minas Gerais]
Rubens Neiva / Embrapa Gado de Leite
Tras casi 10 años de planificación, de bregar para conseguir financiación, de formar equipos de trabajo y de sucesivos ajustes en las técnicas utilizadas en laboratorio, aparecieron los resultados de un nuevo abordaje en materia de mejoramiento genético animal. Se trata de dos terneros de la raza angus, un macho y una hembra, hijos del mismo padre, con pelaje corto, liso y brillante, que pastan y duermen tranquilamente en la hacienda experimental de Embrapa Ganado Lechero, en el municipio brasileño de Juiz de Fora, estado de Minas Gerais. Son la muestra viva de que, hasta aquí, el experimento para inducir las características deseadas en animales utilizando una técnica de edición genética conocida como Crispr-Cas9 ha dado resultado.
En este caso en particular, lo que se pretendía era inducir una mutación genética que pudiera dar lugar a ejemplares de pelo corto. Esta era una característica que interesaba a los investigadores por ser visible ni bien nacían, indicando si el experimento había sido exitoso o no. Este atributo también mejorará la tolerancia al calor entre los bovinos, en comparación con los de pelo largo.
En el laboratorio, el equipo de Embrapa Ganado Lechero produjo 16 embriones, que se implantaron a finales de junio de 2024 en 16 vacas previamente preparadas para recibirlos. Seis de estas gestaciones avanzaron, aunque una de ellas no llegó a término. Durante la última semana de abril y la primera de mayo, nacieron cinco terneros. Cada uno de ellos presentaba diferentes grados de eficiencia de la edición genética, con tasas de incorporación de la mutación que variaron desde 0 % hasta un 83 %. Dos ejemplares nacieron con un 74 % y un 83 % de edición en el genoma, lo que explica su pelaje corto. De los otros tres, nacieron dos con pelaje largo y sin edición en el genoma y uno, con un pelaje intermedio, presentó un 50 % de edición, pero murió a los 41 días a causa de una infección bacteriana.
“Gracias a la mejora genética de precisión, mediante la edición genética, en tan solo unos años podemos lograr lo que en la naturaleza tarda décadas”, comenta el médico veterinario Luiz Sérgio de Almeida Camargo, coordinador de la investigación. Se refiere al hecho de que los animales traídos desde Portugal y España a América Latina y el Caribe durante la colonización eran de pelo largo. Parte de sus descendientes desarrollaron mutaciones naturales que dieron lugar a ejemplares de pelo corto. Esta característica les permite a estos animales regular mejor su temperatura corporal, reduciendo el estrés ocasionado por el excesivo calor y la humedad del ambiente tropical y subtropical. Ese estrés térmico va en detrimento de su bienestar y provoca pérdidas en la producción de carne y leche (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 340).
Alexandre Affonso / Revista Pesquisa FAPESP
Mediante el cruzamiento y la selección a lo largo de varias generaciones, lo que configura el mejoramiento genético convencional, el desarrollo de nuevas características en los animales de cría puede llevar décadas, mucho más que en las plantas. “Para fijar una característica determinada en una población bovina, pueden ser necesarias cinco o más generaciones”, comenta De Almeida Camargo. Según él, la mejora de precisión permite que una característica deseada, siempre que se conozca el gen que la determina, pueda fijarse en dos o tres generaciones sin interferir en la expresión de otras características, a diferencia de lo que puede ocurrir en el proceso de mejoramiento convencional.
Según comenta De Almeida Camargo, en 2014 comenzó a debatir con colegas brasileños y de otros países acerca de las posibilidades de realizar edición genética en bovinos. En 2022 consiguió un primer paquete de financiación, a través de un concurso de propuestas de innovación convocado por el Servicio Brasileño de Apoyo a las Micro y Pequeñas Empresas (Sebrae). Y a este le siguieron otros de la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de Minas Gerais (Fapemig) y del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq).
También fue muy positiva una colaboración con la Asociación Brasileña de Criadores de Angus y Ultrablack, que cedió las vacas que gestaron los embriones. Un artículo publicado en febrero de 2022 en la revista CABI Agriculture and Bioscience y otro en febrero de 2023 en Animal Reproduction exponen la perspectiva del grupo de Embrapa sobre el uso de la técnica Crispr-Cas9 para el mejoramiento del ganado vacuno. El trabajo que da cuenta de los resultados más recientes aún se está redactando.
La modificación genética se basa en el método de fertilización in vitro, al que se le suman otras técnicas. “Durante un período de casi dos años, probamos con otro método para acceder al interior de las células, la microinyección, y utilizamos otra técnica de edición genética denominada Talen [transcription activator-like effector nucleases, o nucleasas efectoras similares a activadores de la transcripción], pero el rendimiento era siempre muy bajo”, relata el director de la investigación. A partir de 2023, la tasa de mutación se triplicó al utilizar otras técnicas, como la electroporación y la Crispr-Cas9.
La electroporación es una técnica que utiliza pulsos eléctricos de alto voltaje que duran microsegundos para abrir poros en las membranas de las células reproductivas. A través de esos poros se introduce una molécula compuesta por ARN y una enzima que actuará sobre el ADN para que se produzca la modificación deseada en el genoma (véase la infografía).
Alexandre Affonso / Revista Pesquisa FAPESP
Con esta intervención, se recortará la proteína que formará el receptor de la superficie celular para la hormona prolactina. Como resultado de ello, el receptor será más corto y, cuando sea activado por la prolactina, dará lugar a un pelaje más corto. “La producción de leche no se modificará”, afirma De Almeida Camargo. “Nuestro avance más innovador consistió en haber utilizado embriones fecundados in vitro y combinar la electroporación con la edición genética para resolver un problema particular de nuestra región: el bienestar de los animales en un ambiente caluroso”.
En los últimos años, también utilizando Crispr-Cas9, la empresa de biotecnología Acceligen, de Estados Unidos, produjo bovinos editados con pelo corto y está llevando a cabo investigaciones para promover también la edición de cerdos y peces más resistentes a enfermedades, una mayor producción de carne o una mejor capacidad de adaptación a las zonas tropicales, principalmente en África.
“La tecnología ha sido dominada y podría ganar otras aplicaciones”, comenta el médico veterinario Flávio Meirelles, de la Facultad de Zootecnia e Ingeniería de Alimentos de la Universidad de São Paulo (FZEA-USP), en su campus de Pirassununga, quien no participó en la investigación con los terneros de pelo corto, pero trabaja con la técnica Crispr para estudiar el desarrollo embrionario del ganado vacuno y logró que una vaca transgénica produzca leche con insulina humana (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 339).
En los próximos meses, De Almeida Camargo tiene previsto llevar a cabo otras pruebas con miras a verificar que no se hayan producido mutaciones en otros segmentos del ADN que puedan perjudicar el desarrollo de los animales editados genéticamente. Dentro de un año, cuando el becerro macho alcance su madurez sexual, pretende recolectar semen para observar si los gametos incorporaron la mutación para el pelo corto. El resultado indicará si la mutación podrá transmitirse a su descendencia o no.
Según el investigador de Embrapa, en la medida en que la edición genética mediante la técnica Crispr se consolide, quizá sea posible realizar modificaciones más complejas. Por ejemplo, aumentar la producción de leche, que depende de varios genes y no de uno solo, como en el caso de la longitud del pelaje. “Es más fácil hacer que un gen pierda su función parcialmente, como en el caso del pelo corto, que obtener un incremento de su función o una mayor expresión de los genes”, comenta Meirelles.
El equipo de Embrapa de Juiz de Fora pretende formar un grupo inicial de animales de pelo corto que podría distribuirse entre los criadores para su reproducción con miras a poblar con ellos el centro-oeste del país, naturalmente más cálido. Este plan depende de la aprobación de la Comisión Técnica Nacional de Bioseguridad (CTNBio).
“Las perspectivas de autorización son buenas, incluso sin caer en un exceso de optimismo, pues ya existen otros casos similares”, comenta el médico veterinario Marcelo Demarchi Goissis, de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia (FMVZ) de la USP, en la capital paulista, quien utiliza la técnica Crispr para estudiar la diferenciación de las células de embriones bovinos y no participó en la investigación con los terneros angus. Demarchi Goissis recuerda que, además de los animales con ADN editado en Estados Unidos, empresas de Argentina y de Japón producen peces modificados vía Crispr con mayor volumen de carne que las mismas especies que no han sufrido ninguna modificación.
En 2022, la CTNBio autorizó el cultivo de una variedad de caña de azúcar desarrollada en Embrapa utilizando la técnica Crsipr-Cas9 (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 313). El argumento al que se apelará nuevamente es que no se trata de organismos transgénicos, cuya aprobación conlleva una mayor burocracia, sino tan solo de la inducción de una mutación que podría producirse naturalmente en las mismas especies. “Los organismos editados genéticamente no contienen ADN de otra especie. Por lo tanto, no son transgénicos”, subraya Goissis.
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