Biotecnología Animal: Ingeniería Genética, Reproducción y Ética

Técnicas de Ingeniería Genética en Animales

Existen tres mecanismos principales para la manipulación dirigida del genoma animal, permitiendo el estudio Define biotecnología y da un ejemplo aplicado en animales.

Es una disciplina que se enfoca en herramientas para un mejoramiento de una característica empleando microorganismos, por ejemplo el ganado para el mejoramiento de la leche.

 Explica la diferencia entre selección artificial y transgénesis.

La selección artificial es un método donde se emplea herramientas de biotecnología para modificar una caracterisitica desea y los transgénesis es una alteración en la secuencia del and para insertar genes o eliminarlos.

 ¿Por qué el descubrimiento del ADN fue clave para la biotecnología moderna?

Por que se pudo realizar mejoramiento en el bienestar del humano como del animal y mediante eso se descubrieron terapias terapéuticas.

 Menciona dos aplicaciones iniciales de la biotecnología animal.

La sección de las características genotipos en los primeros siglos y la otra es clonación

 ¿Qué ventajas ofrece el uso de animales transgénicos como modelos biomédicos?

Para estudiar enfermedades y desarrollar vacunas terapéuticas personalizadas. de funciones biológicas y modelos de enfermedades:

Knock-out (KO): Eliminación completa o interrupción de un gen específico. Se utiliza para estudiar la pérdida de función. Un ejemplo clave es el ratón knock-out para el gen $p53$ , un supresor tumoral.
Knock-in (KI): Inserción precisa de una secuencia (mutación puntual o gen completo) en un sitio específico mediante $CRISPR/Cas9$ y reparación por homología ( $HDR$ ). Ejemplo: Inserción del gen humano $HTT$ en ratones para estudiar la enfermedad de Huntington.
Knock-down (KD): Reducción parcial o transitoria de la expresión génica mediante $ARN$ interferente ( $siRNA$ o $shRNA$ ), degradando el $ARNm$ diana a través del complejo $RISC$ .

CRISPR-Cas9 y Aplicaciones Biotecnológicas

El sistema $CRISPR-Cas9$ es una herramienta de edición precisa que utiliza una endonucleasa y una guía de $ARN$ para realizar cortes específicos en el $ADN$ . Sus aplicaciones incluyen:

Resistencia a virus: Cerdos resistentes al virus del Síndrome Reproductivo y Respiratorio Porcino ( $PRRS$ ) mediante la eliminación de $CD163$ .
Mejora productiva: Vacas sin cuernos mediante edición del gen $POLLED$ .
Biofarming: Animales como biorreactores para producir proteínas humanas en fluidos biológicos (leche o plasma). Ejemplo: Cabras que producen $Antitrombina III$ ( $ATryn$ ), aprobada por la $FDA$ para prevenir trombosis.

Biotecnología Reproductiva y Control Hormonal

La reproducción animal está regulada por el eje hipotálamo-hipófisis-gónadas ( $HHG$ ). La liberación pulsátil de $GnRH$ estimula la secreción de $FSH$ (maduración folicular/espermatogénesis) y $LH$ (ovulación/testosterona).

Ciclo Estral: Se divide en Proestro, Estro (celo/ovulación), Metaestro y Diestro (máxima progesterona $P4$ ).
Sincronización y Superovulación: Aplicación exógena de hormonas ( $GnRH$ , $PGF2\alpha$ , $FSH$ ) para coordinar el celo en grupos de hembras o maximizar la producción de ovocitos.
Transferencia Nuclear de Células Somáticas (SCNT): Procedimiento de clonación que inserta un núcleo somático en un ovocito enucleado.
Sexaje: Uso de citometría de flujo para separar espermatozoides $X$ ( $+ADN$ ) de $Y$ ( $-ADN$ ) con una exactitud del $90\%$ .

Cultivo Celular y Parámetros de Monitoreo

El cultivo celular permite mantener células fuera del organismo bajo condiciones controladas ( $37\,^{\circ}C$ , $5\%\,CO_2$ , $pH\,7.2 - 7.4$ ).

Líneas Celulares: Las líneas finitas tienen vida limitada (senescencia), mientras que las continuas son inmortales (derivadas de tumores).
Curva de Crecimiento: Comprende las fases $Lag$ (adaptación), $Log$ (exponencial, ideal para pases), Estacionaria y Muerte.
Cálculos Clave:
- Concentración Celular: $\text{Células/mL} = \frac{\text{Total de Células Vivas}}{\text{Volumen de los cuadrantes}} \times \text{Factor de Dilución}$
- Tiempo de Doblaje (TD): $TD = \frac{t \times \ln(2)}{\ln(N_t) - \ln(N_0)}$

Modelos Murinos en Oncología

Los modelos animales son esenciales para la investigación biomédica, especialmente en cáncer:

CDX (Cell-Line Derived Xenografts): Implantación de líneas celulares tumorales; rápido pero con poca relevancia clínica.
PDX (Patient-Derived Xenografts): Injerto de fragmentos de tumores humanos; conserva la heterogeneidad molecular del paciente.
GEMM (Genetically Modified Mice): Ratones modificados genéticamente para desarrollar tumores de forma espontánea; mantiene el sistema inmune intacto.

Diagnóstico Veterinario y Terapia Génica

La biotecnología ha transformado el control de enfermedades zoonóticas y animales:

Diagnóstico Molecular: Uso de $PCR$ para detectar enfermedades como $Peste Porcina Africana$ y $Tuberculosis Bovina$ . El $ELISA$ se emplea para serología en $Brucelosis$ y $Fasciolosis$ .
Vacunas de Nueva Generación: Incluyen vectores virales, vacunas de $ARNm$ (ej. influenza porcina) y proteínas recombinantes (ej. fiebre aftosa).
Terapias: Uso de anticuerpos monoclonales como $Frunevetmab$ para el dolor por osteoartritis felina.

Bioética, Bienestar Animal y Conservación

El desarrollo biotecnológico se rige por el principio de las 3R:

Reemplazo: Sustitución de organismos por cultivos in vitro o modelos in silico.
Reducción: Minimización del número de animales mediante rigor estadístico.
Refinamiento: Optimización de técnicas para minimizar dolor y estrés.

Bienestar y Monitoreo: Se utilizan herramientas no invasivas como la Termografía Infrarroja ( $IRT$ ) para medir el estrés térmico u ocular, y sensores de acelerometría para monitorear la rumiación. En conservación, se emplean drones para recolectar exhalaciones pulmonares ( $Snot$ ) de cetáceos y técnicas de criopreservación (biobancos) para especies en peligro como el Rinoceronte Blanco del Norte o el Cóndor Andino.