La ingeniería genética no es una extensión de la mejora vegetal convencional (parte 3)

Imagen:
Antoine Gady

Continuación del texto de Michael Hansen, esta parte habla sobre la aleatoriedad de la inserción del transgén y sus posibles implicaciones.

¿No has leído las partes anteriores? Aquí están:

Parte 1

Parte 2

Título: 
La ingeniería genética no es una extensión de la mejora vegetal convencional (parte 3)
Origen: 
Biotechinfo (link original no disponible), vía GMWatch
Autor/a: 
Fecha: 
Martes, 23 Enero, 2001

Localización de las inserciones génicas

La ingeniería genética puede controlar de forma relativamente precisa el rasgo que se inserta en el genoma de la planta huésped. Sin embargo, aún no puede controlar el lugar del genoma en el que se inserta el rasgo, ni garantizar la expresión estable del transgén. El proceso de inserción de material genético foráneo mediante ingeniería genética en el genoma de la planta huésped y la expresión de este material se denomina transformación. La transformación se lleva a cabo en la actualidad mediante varios métodos relativamente toscos, bastante aleatorios respecto al sitio en el que finalmente termina el gen. Un método de transformación utilizado frecuentemente consiste en la manipulación de una bacteria del género Agrobacterium. Estas bacterias se encuentran entre las pocas capaces de transferir su material genético a otros reinos/filos. Este tipo de bacteria origina una enfermedad en las plantas (bien un crecimiento similar al tumor denominado enfermedad de las agallas del cuello, o la proliferación incontrolada de raíces en el sitio de infección) al unirse a ellas, transferir ADN bacteriano a la planta y hacer que este se integre en el genoma de la planta huésped. La transformación vegetal mediada por Agrobacterium supone la modificación genética de Agrobacterium para eliminar los genes que inducen la enfermedad, conservando el ADN para la transferencia bacteriana (T-DNA) e insertando los rasgos/elementos génicos a insertar. Esta Agrobacterium modificada, también llamada a veces "transportador" bacteriano, se cultiva a continuación junto con las células de la planta para permitir que las transforme/infecte. La transformación mediada por Agrobacterium se utiliza fundamentalmente en dicotiledóneas y es difícil de conseguir en cereales.

Los métodos de introducción directa de genes son el tratamiento químico o la electroporación de protoplastos y la utilización de "pistolas génicas". Los tratamientos químicos o la electroporación consisten en la exposición de las plantas a productos químicos o a descargas eléctricas que hacen que la membrana celular del protoplasto se vuelva más "porosa", lo que facilita la entrada de ADN del medio. La pistola de genes se utiliza para "disparar" partículas microscópicas (generalmente de oro) cubiertas con ADN, hacia el tejido vegetal. En los tres casos, una vez el ADN está dentro de la célula vegetal aún necesita incorporarse en el genoma huésped. Esto se hace utilizando elementos genéticos (T-DNA) de Agrobacterium. Los métodos de introducción directa de genes se utilizan a menudo para transformar cereales que son relativamente resistentes a la transformación mediada por Agrobacterium. Es más, los métodos de introducción directa suponen a menudo la inserción de varias copias del constructo génico, bien en un único sitio o bien en múltiples sitios dentro del genoma huésped. La transformación mediada por Agrobacterium, por otra parte, suele provocar la inserción en un sólo sitio del genoma vegetal. En cualquier caso, sin embargo, el sitio o sitios son bastante aleatorios. Dado que el efecto de un gen sobre el organismo completo se ve influido de forma significativa por su posición, la falta de control de la localización es una causa importante para la aparición de efectos inesperados.

En el caso de la mejora convencional, al cruzarse organismos que comparten un pasado evolutivo reciente lo que se da es una reconfiguración de distintas versiones (llamadas alelos) del mismo gen. Es más, estos genes suelen haberse fijado en su posición en el cromosoma durante el proceso evolutivo. Con la ingeniería genética, la inserción génica ocurre en sitios impredecibles, lo que puede provocar efectos impredecibles. Por tanto en este aspecto clave la ingeniería genética es más aleatoria que la mejora convencional.

Un ejemplo claro de imprevisibilidad se vio en un experimento llevado a cabo con Arabidopsis thaliana, una planta de la familia de la mostaza utilizada a menudo en investigación biológica (Bergelson et al., 1998). El experimento comparaba distintas líneas, una obtenida mediante mejora convencional y dos mediante ingeniería genética, todas con el mismo rasgo de tolerancia a herbicidas. Investigadores de la Universidad de Chicago indujeron la tolerancia a un herbicida (clorosulfurón) en A. thaliana mediante un método de mejora convencional denominado mutagénesis y mediante ingeniería genética. En la mutagénesis, los investigadores expusieron un ecotipo (o variedad) de A. thaliana (ecotipo Columbia) a un producto químico, etilmetanosulfonato, que induce mutaciones en los genes. A continuación aislaron los individuos que tenían una versión mutante del alelo para la enzima acetolactato sintasa (Csr1-1), que confería la resistencia al clorosulfurón. Aislaron estos individuos (tratando las plantas con clorosulfurón, de forma que sólo las resistentes podían sobrevivir) y los retrocruzaron con A. thaliana no mutada del ecotipo Columbia durante seis generaciones. En el caso de las plantas transgénicas se insertó el gen Csr1-1 utilizando un vector y creando dos líneas transgénicas diferentes, es decir, dos eventos de transformación distintos. Cada línea contenía una inserción del transgén Csr1-1 en un sitio único.

A. thaliana normalmente es una especie autógama, con tasas muy bajas de polinización cruzada. Es por esto que se creía que no habría prácticamente flujo de genes a otras plantas de A. thaliana y por tanto no había ningún riesgo de que los transgenes se trasladaran de la A. thaliana transgénica a sus vecinas no transgénicas. También surgieron dudas sobre si había alguna diferencia ecológica entre las versiones obtenidas mediante mejora convencional y mediante ingeniería genética. Se diseñó un experimento para analizar estas cuestiones: El experimento consistía en cultivar 144 plantas, de las cuales un 25% eran wild type (no mutadas ni modificadas), en el 25% se había obtenido la tolerancia a herbicidas mediante mutagénesis y el el 50% se había obtenido mediante ingeniería genética (25% de la línea 1 y 25% de la línea 2). A continuación se recogían unas 100.000 semillas de las plantas wild type y se medía cuántas contenían el gen de tolerancia a herbicidas, para así medir la tasa de fecundación cruzada en cada planta.

Los resultados fueron bastante sorprendentes. La tasa de fecundación cruzada era del 0,30% en el parental mutante (es decir, en el que la tolerancia a herbicidas se había obtenido por mutagénesis) y del 5,98% en los parentales transgénicos (en los que se había introducido el gen de tolerancia a herbicidas mediante ingeniería genética). Es decir, que, de media, era 20 veces más probable que la A. thaliana transgénica se cruzase con otras plantas respecto a los mutantes ordinarios (obtenidos mediante mutagénesis). Un análisis genético más cuidadoso reveló que las tasas de fecundación cruzada eran muy diferentes entre ambas líneas transgénicas - 1,2% y 10,8%. Por tanto ambas líneas de A. thaliana presentaban tasas 4 veces y 36 veces más altas de fecundación cruzada en comparación con la mutagénesis. Dado que el gen de tolerancia a herbicidas era el mismo, las diferencias entre ingeniería genética y mutagénesis parecen estar asociadas con el proceso general de ingeniería genética. Las diferencias entre ambas líneas transgénicas parecen deberse a la diferencia entre las posiciones en las que se dio la inserción, dado que el constructo génico era el mismo. Este experimento muestra claramente que existen diferencias entre la mejora convencional (incluyendo la mutagénesis) y la ingeniería genética. En esencia, los métodos de ingeniería genética habían convertido una especie normalmente autógama en alógama.

Otro ejemplo de un efecto inesperado que podría haberse debido a la localización del inserto se dio en un experimento con levaduras que suponía la adición no de un transgén de otra especie, sino de múltiples copias de un gen habitualmente presente en levaduras. En este experimento, los investigadores hallaron que al triplicar los niveles de una enzima de la ruta glucolítica, la fosfofructokinasa, los niveles de metilglioxal (MG), una sustancia tóxica con propiedades mutagénicas, aumentaban de 40 a 200 veces según la línea de levadura. Como concluyeron los propios científicos, "los resultados aquí expuestos indican que, en células de levadura modificadas genéticamente, el metabolismo se ve alterado de forma significativa por la introducción de genes o sus productos génicos, y la alteración supone la acumulación de la sustancia tóxica no deseada MG en las células. Una acumulación así de MG altamente reactivo podría causar daños en el ADN" (Inose y Murata, 1995). La posición del inserto podría explicar potencialmente por qué el mismo constructo genético provocaba un aumento de 40 o de 200 veces en los niveles de MG, según los distintos eventos de transformación analizados.

Ir a la parte 4

Compártelo: