El ratón
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Morfología[editar · editar código]
El cuerpo de los ratones está cubierto de pelos, y separado en tres partes:
La cabeza, donde se ubican la boca y los órganos sensoriales (olfativos, visuales, auditivos).
El tronco, al cual están vinculados dos pares de miembros.
La cola, situada más allá del ano, que es más larga que el tronco y la cabeza.
VENtajas de su uso como animal de laboratorio:
› De fácil cuidado y mantenimiento, por su pequeño tamaño.
› Bajos costo de manutención.
› Cepa definida.
› Diversidad de características especificas que sirven como modelo.
› Eficiencia reproductiva.
› Por su vida relativamente corta es excelente para su uso en ensayos
crónicos de toxicología, microbiología, virología, farmacología, etc.
› Corto tiempo de generación.
Desventajas:
› Dificultad en la recolección de material biológico.
› Dificultad la administración de drogas.
› Dificultad en las técnicas quirúrgicas.
Poco longevo Pueden desprender mal olor
El ratón (GM)
Tras la publicación de la secuencia y el análisis de una
variedad de ratón en diciembre de 20021 el ratón se convirtió
en el modelo de animal preferido para la mayoría de los
experimentos de laboratorio. El potencial de los ratones para
la manipulación genética ahora hace que se prefieran estos a
las ratas y a otros roedores, tanto en las pruebas de seguridad
como en la investigación fundamental. Los ratones
genéticamente modificados (GM), transgénicos y knock-out,
son ahora valiosas herramientas en la mayoría de los campos de la investigación médica.
El ratón representa un excelente modelo para la enfermedad humana, porque la organización de
su DNA y la forma en la que se expresan sus genes son muy similares a las de los seres
humanos. Sus sistemas reproductores y nerviosos son como los de los humanos y padecen
muchas de las mismas enfermedades, como el cáncer, la diabetes e incluso la ansiedad. La
manipulación de sus genes puede llevarlos a desarrollar otras enfermedades que naturalmente
no les afectan y, como resultado, la investigación con ratones ha ayudado a comprender tanto la
fisiología humana como las causas de la enfermedad.
Antes de la tecnología genética, los ratones se sometían a cría consanguínea para producir
variedades de laboratorio con características particulares. Estas variedades consanguíneas eran
genéticamente muy similares, lo que hace que resulten ideales para estudiar los cambios
producidos por la modificación genética.
Estadísticas
La capacidad para manipular sus genes ha convertido al ratón en el animal de laboratorio más
común. En el Reino Unido, su uso ha aumentado durante los últimos 10 años, y entre 2005 y
2006 se documentó un incremento del 5%. La mayoría de estos ratones se empleó para
programas de cría y en la investigación biológica fundamental.2 El reciente aumento del número
de ratones utilizado es el resultado directo del desarrollo de nuevas tecnologías que permiten la
manipulación de sus genes.
¿Qué es un ratón transgénico?
Un ratón transgénico es aquel cuyos cromosomas han sido alterados, de forma que sus genes
contienen ADN extraño. Estos genes se encuentran en el núcleo de todas las células del cuerpo,
por lo que todas las células del ratón contienen el nuevo ADN. El ADN extraño puede proceder de
cualquier fuente y puede ser humano, de otro animal o de otro ratón.
El cambio del ADN normalmente hace que las células adquieran una función, como la producción
de una nueva proteína. Por ejemplo, algunos ratones transgénicos producen proteínas
reconocidas por las células inmunológicas humanas y se pueden utilizar para modelizar
determinados aspectos de una enfermedad. En ocasiones el ADN extraño puede significar una
pérdida, en lugar de la adquisición, de una función, dado que el nuevo ADN podría interferir en
una vía bioquímica o impedir la producción de una determinada proteína.
Los ratones transgénicos son modelos útiles para entender cómo los genes regulan los procesos
en el cuerpo, porque el efecto que cambia un determinado gen se puede ver en todo el
organismo. También se utilizan para estudiar enfermedades humanas que son causadas por
'errores' en la forma en que el organismo produce determinadas proteínas. Por ejemplo, en la
hemofilia A, el gen crucial codifica una proteína conocida como factor VIII, necesaria para la
coagulación de la sangre.
Producción de ratones transgénicos
Las dos técnicas principales para introducir el ADN extraño en el ratón son a través de la
inyección pronuclear o mediante el uso de células madre embriónicas.
En la inyección pronuclear, el ADN extraño es inyectado en el pronúcleo de un ovocito de ratón,
que se forma inmediatamente después de que haya sido fertilizado. El ADN extraño se integra en
el genoma en una posición aleatoria, normalmente después de que se haya producido la primera
o la segunda división celular. Esto significa que el ratón no portará ADN transgénico en todas sus
células y, por lo tanto, solamente será parcialmente transgénico. El esperma o los ovocitos
transgénicos de estos ratones son posteriormente utilizados para crear la siguiente generación
de ratones completamente transgénicos.
Cuando se introduce el ADN en las células madre embriónicas, normalmente se integra
aleatoriamente en el genoma, pero si tiene una estructura similar a una parte existente del
genoma puede ser «reconocido» por el ADN (de forma que se somete a una recombinación
homóloga) y se integra una única copia en el genoma, en una ubicación específica. A
continuación, estas células embriónicas necesitan crecer y son inyectadas en un embrión
hospedador, convirtiéndose en parte del ratón que crece a partir de ese embrión. El ratón
crecido del embrión hospedador es conocido como quimera y se forma de las células
embriónicas de dos ratones diferentes. Parte del esperma producido por la quimera será
transgénico (conteniendo el ADN extraño) y cuando ese esperma fertilice un ovocito normal, el
ratón que crecerá del mismo será completamente transgénico, con ADN extraño en todas las
células.
Ejemplos de variedades transgénicas
Los ratones grandes tienen un gen de una hormona de rata que les hace crecer más de lo
habitual y se utilizan para estudiar el crecimiento y el desarrollo.
• Los oncorratones tienen un oncogen inactivado y tienen predisposición a desarrollar un cáncer.
Estos ratones han sido fundamentales para entender muchos cánceres y el desarrollo de
tecnologías para tratarlos.
• El ratón Doogie muestra una memoria y una capacidad para el aprendizaje mejoradas. Estos
ratones tienen mejorada la función de los receptores de NMDA, que son necesarios para que el
cerebro almacene nueva información.
Ratón knock-out
El desarrollo más reciente de las variedades de ratón knock-out (o knock-in) durante la década
de los ochenta supuso un importante avance para la genética. Esta tecnología permite alterar
determinados genes de la cadena de ADN, normalmente retirados, aunque también pueden ser
inactivados o insertados. Esto permite a los investigadores determinar la función exacta de un
determinado gen y estos ratones GM han proporcionado excelentes modelos para numerosas
enfermedades humanas, que no se podrían haber estudiado con animales anteriormente. La
secuenciación y el análisis del genoma del ratón han permitido seleccionar y estudiar muchos
genes empleando esta tecnología. Los creadores del primer ratón knockout obtuvieron el Premio
Nobel de Medicina en 2007.
Los antecedentes de la selección de genes
La técnica que permitió la creación de los ratones knockout fue desarrollada en las bacterias por
Joshua Lederburg, que obtuvo el Premio Nobel por su descubrimiento en 1958. Descubrió que las
cepas bacterianas se podían cruzar para obtener una descendencia con su propia genética
exclusiva, similar a la reproducción sexual. Esto significaba que cuando se utilizaban rayos X
para producir mutaciones en sus estructuras genéticas, estos cambios se podían transmitir.
Lederburg fue el primero en describir el proceso de la recombinación homóloga en las bacterias,
en la que los pares de cromosomas intercambian material genético, y descubrió que, durante la
recombinación, otras partes de material genético del organismo bacteriano se podían integrar en
la estructura genética.
Dos científicos estadounidenses, Mario Capecchi y Oliver Smithies trabajaron en las formas de
alterar secuencias específicas del genoma de los mamíferos. Ambos se dieron cuenta por
separado de que la técnica de Lederburg se podía utilizar para introducir mutaciones en los
genes de los mamíferos. Mientras tanto, el trabajo de Martin Evans sobre células madre
embriónicas proporcionó un medio para introducir las mutaciones en animales vivos alterando
las células madre y después inyectándolas en un ovocito de ratón fertilizado.
Creación del ratón knock-out
Los ratones knock-out y knock-in se producen mediante la selección de genes. Esta técnica
permite alterar un determinado gen del genoma del ratón, sustituyéndolo por una secuencia
genética similar que ha sido modificada para que contenga una mutación. A mutación a menudo
evita que el gen funcione. Cuando los genes están «inactivados» (knocked-in), un gen de ratón
normalmente se sustituye por un gen similar del genoma humano.
El gen mutante se crea en un plásmido bacteriano, que se inyecta en las células madre
embriónicas del ratón, normalmente de un ratón macho. Estas células son de un embrión de
ratón muy temprano y se dividirán para formar todos los tipos de células en el organismo. El
objetivo es que el material genético mutante del plásmido forme ADN en el esperma del ratón
cuando éste se haya desarrollado por completo. Una vez que el plásmido se encuentra en el
interior de una célula madre, las dos secuencias de ADN similares intercambian material
genético mediante la recombinación homóloga, que cambia el nuevo gen mutante en el genoma
del ratón. Estas células madre son después implantadas en un embrión hospedador para que se
desarrollen. Normalmente se seleccionan ratones con el pelaje de diferentes colores como
hospedadores, para que esté claro qué ratón es el que tiene los genes mutantes.
Cuando nace el ratón es una quimera, dado que solamente algunas de sus células estarán
modificadas. Este ratón tendrá el pelo de ambos colores. Cuando el esperma del ratón quimera
fertilice un ovocito normal, parte de su descendencia portará una única copia del gen mutante.
Estos ratones tendrán el pelaje del mismo color que el ratón cuyo ADN fue alterado
originalmente.
La cría consanguínea entre estos ratones da una descendencia con dos copias del gen mutante.
Estos son ratones knockout.
Ejemplos de ratones knockout
Hay muchos ejemplos de ratones knockout, dado que esta técnica se ha utilizado para estudiar
todos los aspectos de la fisiología y para crear modelos para muchas enfermedades humanas.
• Los ratones gordos, que son propensos a la obesidad debido a una deficiencia de
carboxipeptidasa E
• Los ratones fuertes, con un gen de miostatina inactivado
• Los ratones tolerantes al frío, que carecen de un canal de sodio que causa dolor cuando son
expuestos al frío.