Reino Unido – Una herramienta mejorada de edición genética podría mejorar la comprensión de la base genética de la resistencia a enfermedades en especies valiosas de peces de cultivo como los salmones y la trucha arcoiris.
Científicos del Roslin Institute han desarrollado una técnica optimizada para introducir cambios de manera eficiente en los cultivos de células de peces en el laboratorio.
Ellos emplearon células del salmón del Atlántico, trucha arcoiris y salmón Chinook, que en conjunto tiene un valor de US$22 mil millones al año para la industria de la acuicultura. Sin embargo, los brotes de enfermedades infecciosas amenazan continuamente la producción sostenible y la expansión futura para satisfacer la demanda mundial por pescado.
La crianza selectiva para mejorar la resistencia del huésped tiene el mayor potencial para disminuir el riesgo de brotes de enfermedades. La selección genómica viene siendo aplicada para incrementar la tasa de ganancia genética en las características de resistencia de enfermedades en los programas de crianza selectiva, y los enfoques de edición de genoma puede ofrecer mejoras en el futuro.
La investigación en los mecanismos funcionales que subyacen a la respuesta del huésped a los patógenos de los salmónidos y la variación genética del huésped en la resistencia es importante para apoyar el desarrollo de estas posibles soluciones.
Edición del genoma CRISPR/Cas
La edición del genoma usando los sistemas CRISPR/Cas son una valiosa herramienta de investigación debido a que permite realizar cambios específicos a los genomas de especies de interés. Por consiguiente, la edición CRISPR/Cas puede ser aplicada para probar el rol funcional de un gen en particular o variaciones en los rasgos de interés, como la resistencia a la infección.
La herramienta de edición de genes, que es rápida y eficiente en comparación con las técnicas existentes, podría usarse para investigar genes específicos involucrados en la respuesta a patógenos, y el rol de estos genes en la variación natural en la resistencia a enfermedades en las poblaciones de peces.
Edición mejorada de genes
Más del 90 por ciento de las células pueden ser editados con el método y el protocolo requiere de aproximadamente la mitad de tiempo necesario para los métodos de edición de genes existentes.
El método de edición utiliza una molécula compleja formada por una combinación de material genético monocatenario, o ARN, y una proteína conocida como CRISPR/Cas9, responsable de cortar el ADN. Estas moléculas, llamadas complejos de ribonucleoproteínas, han mostrado potencial para la edición de genes en estudios previos en otras especies.
Los científicos aplicaron un campo eléctrico a los complejos de ribonucleoproteínas, lo que aumentó la permeabilidad de la membrana celular de los peces y permitió que el ADN se introdujera en las células.
Los cultivos celulares del estudio son ampliamente usados en estudios de genética e inmunológicos de diferentes especies de peces.
“La ingeniería genética de células de peces en el laboratorio es muy desafiante debido a que las células crecen lentamente y actualmente no existe una forma eficiente de introducir ADN en ellas. Este nuevo método evita estos desafíos. Es simple, rápido y eficiente, y hemos demostrado que se puede utilizar en estudios genéticos de importantes especies de acuicultura” dijo el Dr. Remi Gratacap, del Roslin Institute.
“Esta técnica de edición mejorada nos ha permitido investigar genes candidatos específicos involucrados en la resistencia a patógenos para el salmón del Atlántico y la trucha arcoiris, lo que nos lleva a comprender la base funcional de la resistencia a enfermedades en estas importantes especies acuícolas” manifestó el Dr. Yehma Jin, del Roslin Institute.
El estudio presenta un método optimizado para la edición del genoma en la mayoría de las líneas celulares de salmónidos comúnmente usados, empleando electroporación de Cas9 o Cas12a RNP. “El método puede ser usado para editar más del 90% de las células en una población de línea celular mixta con Cas9, y más de 60% con Cas12a”, reportan los científicos.
Ellos también destacan que las líneas de células de peces salmónidos usados en el estudio son ampliamente usados como sistemas modelos para entender la genética e inmunología de especies de importancia comercial.
“La capacidad de silenciar los genes permitirá la evaluación de genes candidatos involucrados en la resistencia genética para enfermedades, por ejemplo” concluyen los investigadores.
El estudio fue liderado conjuntamente por los científicos Dr Remi Gratacap y Dr Yehwa Jin, con el aporte de la estudiante de maestría Marina Mantsopoulou. La investigación ha sido financiada por el Biotechnology and Biological Sciences Research Council, parte de UK Research and Innovation, a través del proyecgto ‘AquaLeap’.
Referencia (acceso abierto):
Gratacap, R.L., Jin, Y.H., Mantsopoulou, M. et al. Efficient Genome Editing in Multiple Salmonid Cell Lines Using Ribonucleoprotein Complexes. Mar Biotechnol 22, 717–724 (2020). https://doi.org/10.1007/s10126-020-09995-y
