CLONACIÓN Concepto, clonación reproductiva y no reproductiva. Transgénesis: animales y plantas...
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CLONACIÓN
Concepto, clonación reproductiva y no reproductiva.
Transgénesis: animales y plantas transgénicos.
Células madre. Xenotransplantes
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CLON: retoño, rama o brote
CLON: conjunto de células o individuos
genéticamente idénticos que derivan de un
antepasado común
CLONACIÓN: acción de obtener un clon
CLÓNICO: individuo obtenido por clonación
CLONACIÓN
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CLONACIÓN
CLONACIÓN EN PROCARIOTAS:
Aislar y multiplicar en tubo de ensayo un
determinado gen o, en general, un trozo de
ADN
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ADN donante
Vector recombinante con el inserto 1 o 2
•ser fácil de manipular y ser relativamente pequeño
•tener capacidad de proliferación en células vivas
•contener sitios de restricción convenientes (mejor si son únicos)
•contener mecanismos para la identificación y recuperación de las moléculas recombinantes
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RESISTENCIA A ANTIBIÓTICOS: El plásmido que contiene el gen de la
proteína de interés también contiene un gen de resistencia a un
antibiótico
BACTERIAS “COLOREADAS”: El gen de nuestra proteína se inserta
en el plásmido interrumpiendo al gen de una enzima que produce
color azul
IDENTIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS RECOMBINANTES
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PRODUCTO SISTEMA DE PRODUCCIÓN
INDICACIÓN TERAPÉUTICA
Anticoagulantes
Activador del plasminógeno tisular
Hirudina
Escherichia coli
Levaduras
Infarto de miocardio
Prevención de trombosis
Hormonas
Insulina
Hormona de crecimiento
Hormona paratiroidea
Calcitonina
Glucagón
E. coli/Levaduras
E. coli
E. coli
E.coli
Levaduras
Diabetes mellitus
Retraso en el crecimiento/S. Turner
Osteoporosis
Enfermedad de Paget
Hipoglucemia
Factores Hematopoyéticos
Interferón alfa
Interleuquina 2
E. coli
E. coli
Hepatitis B y C, cáncer
Cáncer de riñón
Vacunas
Anti hepatitis A y B Levaduras Prevención de hepatitis A y B
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Clonación Reproductiva
Clonación Terapéutica
CLONACIÓN EN EUCARIOTAS
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CLONACIÓN EN EUCARIOTAS
CLONACIÓN REPRODUCTIVA:
- PARTICIÓN (FISIÓN)
- PARACLONACIÓN
Transferencia de núcleos embrionarios
- CLONACIÓN VERDADERA
Transferencia de núcleos adultos
- CLONACIÓN EN HUMANOS
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PARTICIÓN, FISIÓN o GEMELACIÓN ARTIFICIAL
- División de embriones tempranos: separación de células en estado de mórula e implantación de los semiembriones en úteros distintos
- Número pequeño de individuos clónicos
- Individuos diferentes a sus progenitores
- Equivalentes a gemelos monocigóticos
CLONACIÓN
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PARACLONACIÓN
- Transferencia de núcleos embrionarios o fetales: núcleos de blastómeros de embriones o de células fetales se transfieren a ovocitos enucleados
- El ovocito receptor aporta las mitocondrias
- Individuos diferentes de los progenitores del embrión
CLONACIÓN
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PARACLONACION:
CLONACIÓN POR
TRANSFERENCIA
DE NÚCLEOS
EMBRIONARIOS
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CLONACIÓN VERDADERA
- Transferencia de núcleos de células de individuos nacidos a ovocitos enucleados
- El ovocito receptor aporta las mitocondrias
- Individuos casi idénticos a su progenitor
CLONACIÓN
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1000 ovocitos277 embriones
se recuperaron 247
29 de ellos desarrollados hasta mórula o blastocisto
13 ovejas portadoras
se desarrolló un único embrión
CLONACIÓN VERDADERA
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FINES POSIBLES DE LA CLONACIÓN
* PARTICIÓN O FISIÓN:
En animales:
Investigación básica
Fertilización in vitro (FIV)
En humanos: FIV
* PARACLONACIÓN:
En animales:
Investigación, biotecnología
Producción ganadera
Xenotrasplantes
En humanos:
Terapia con células madres
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* CLONACION VERDADERA:
En animales:
Transgénesis
Xenotrasplantes
Recuperación de especies salvajes en extinción
En humanos
Terapia con células madres
FINES POSIBLES DE LA CLONACIÓN
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CLONACIÓN EN EUCARIOTAS
Clonación Reproductiva
Clonación Terapéutica
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TRANSGÉNESIS
* PLANTAS TRANSGÉNICAS
* ANIMALES TRANSGÉNICOS
Introducción mediante diversos métodos, de información genética
exógena en células eucariotas
Transgén: gen que se introduce de forma estable en un organismo
Transgénico: individuo que porta un transgén
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* ARROZ con beta caroteno de genes de narciso y de
Erwinia uredovora
* ARROZ fortificado con un gen de la ferritina del frijol
de soja
* TOMATE Flavr Savr con ADN antisentido del gen de la
poligalacturonasa que degrada las pectinas en la
maduración
* TOMATE con tres veces y medio de beta caroteno.
ALIMENTOS MODIFICADOS GENETICAMENTE DE MEJOR CALIDAD
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PLANTAS MODIFICADAS GENÉTICAMENTE PARA SER MAS PRODUCTIVAS
.
* Arroz con tres genes de enzimas de maíz:
Fosfoenolpiruvato carboxilasa (PEPC)
Piruvato ortofosfato dikinasa (PPDK)
NADP enzima málica (ME)
Codifican la vía fotosintética C4 aumenta la producción
de arroz.
Estudios de campo preliminares hechos en China y en
Corea mostraron respectivamente incrementos de granos
de 10-30% y de 30-35% de plantas transgénicas con PEPC
y PPDK.
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ALIMENTOS MODIFICADOS GENÉTICAMENTECON VACUNAS INCORPORADAS
* Patata con la sub-unidad B antigénica de la enterotoxina
del Vibrio cholerae
* Frijol de soja con anticuerpos que protegen contra el
virus 2 del Herpes Simple (HSV)
* Tabaco con anticuerpos que previenen la caries dental
producida por Streptococcus mutans.
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ANIMALES TRANSGÉNICOS
Se obtienen con los siguientes fines:
- Identificar, aislar y caracterizar genes y así entender cómo funcionan
- Como modelos de enfermedades que afectan al hombre y así
poder desarrollar nuevas drogas y nuevas estrategias de
tratamiento
- Como fuente de tejidos y órganos para transplantes en humanos
- Para mejora de ganado y otros animales de importancia
económica
- Para producir proteínas de importancia farmacéutica.
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El primer animal transgénico fue un ratón “gigante”que expresaba la hormona de crecimiento de rata.
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Animales transgénicos
(oveja con el gen del factor VIII)
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Ratón transgénico con GFP
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Métodos de introducción del gen
Inserción del gen en el núcleo
- Ectópica: al azar
- Recombinación homóloga
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TRANSGÉNESIS: MÉTODOS DE INSERCIÓN DEL GENTRANSGÉNESIS: MÉTODOS DE INSERCIÓN DEL GEN
Recombinación homologa
TRANSGÉNESIS: MÉTODOS DE INSERCIÓN DEL GENTRANSGÉNESIS: MÉTODOS DE INSERCIÓN DEL GEN
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TRANSGÉNESIS: MÉTODOS DE INSERCIÓN DEL GENTRANSGÉNESIS: MÉTODOS DE INSERCIÓN DEL GEN
ECTÓPICA o ALEATORIA: de ~100 embriones, sólo uno acepta la inserción en el lugar adecuado
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Troncales, Estaminales o Stem Cells
Células capaces de:
• Generar como descendencia células hijas especializadas
en cualquier tipo tisular
• Autorrenovarse en el tiempo
CÉLULAS MADRE
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CÉLULAS MADRE
Tipos de Células Madre
Adultas
Embrionarias
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CÉLULAS MADRE EMBRIONARIAS (ES)
Zigoto
(óvulo fecundado)
Única Célula Totipotente
Masa Celular Totipotente
Mórula
(varios Blastómeros)
Blastocisto
(masa celular interna)
Masa Celular Pluripotente
Día 0 Fecundación
Día 3 Trompas
Día 7 Previo a Implantación
m.c.i.
Trofoblasto
Placenta
Embrión
Células Madre
Embrionarias in vitro
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Fuentes Proveedoras de Células Madre Embrionarias
• Sobrantes de Fecundación in vitro
• Abortos
• Embriones Clonados
Las células de la masa celular interna (m.c.i.) del
blastocisto tanto como las células germinales de la
cresta germinal del embrión temprano se obtienen a
partir de:
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Aplicación de las Células Madre Embrionarias en Terapias
Mecanismos de funcionamiento de los sistemas orgánicos y de sus patologías.
Alzheimer, Parkinson y Enfermedades Neurodegenerativas
Investigación Biomédica
Diseño de Nuevos Medicamentos
Terapias Celulares
Ingeniería de Tejidos
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CÉLULAS MADRE
Ingeniería de Tejidos y Órganos
Pretende lograr estructuras tridimensionales organizadas :
• Reconstrucción de vejigas.
• Arterias funcionales artificiales.
• Prótesis óseas biológicas.
C. Vacanti de la Universidad de Massachusetts usó un andamio biodegradable con forma de oreja sobre el cual creció células de cartílago y de piel y los implantó en un ratón que proveía las condiciones in vivo.
EEUU:Apligraf y Carticel
• Células encapsuladas que liberan sustancias terapéuticas.
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CÉLULAS MADRE ADULTAS (AS)
Cordón Umbilical
Hematopoyéticas (HSC)
Estroma de la Médula ósea (MSC)
Sistema Nervioso Central
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CÉLULAS MADRE ADULTAS
Tejidos
Piel
MúsculoNervioso
HuesoIngeniería de Tejidos y Terapias Celulares
Diferenciación del cultivo in vitro
Células Madre
Cultivo in vitroTransferencia del núcleo de una célula adulta a un óvulo
enucleado
Blastocisto
m.c.i.
Blastómero
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APLICACIÓN DE LAS CÉLULAS MADRE ADULTAS PARA TERAPIAS
Terapias Celulares
Reparación de Tejidos dañados
Tratamiento de enfermedades genéticas o producidas por terapias oncológicas
Leucemias
Depleciones del Sistema Inmunitario
Anemias
Linfomas
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TRATAMIENTOS ACTUALES CON
VECTORES Y CELULAS MADRES
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XENOTRANSPLANTES
Transferencia de órganos de una especie a
un receptor de otra especie
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TRASPLANTES
XENOTRASPLANTES:
- Evitar el rechazo del sistema inmune:
- Eliminación de genes (Knockout)
- Inserción de genes de la especie receptora
- Buen funcionamiento del órgano trasplantado
- Controlar la posibilidad de trasmitir enfermedades
para el receptor
TRASPLANTE DE TEJIDOS: STEM CELLS