Células madre in vitro para transformar la acuicultura del salmón a escala comercial

Puntos clave

• Aunque la tecnología CRISPR opera con éxito en salmón, trucha, tilapia, carpa y bagre, el protocolo actual exige microinyecciones individuales en cada huevo fecundado, lo que encarece el proceso e impide su escalabilidad.
• La inyección manual suele generar organismos con quimerismo celular (mezcla de células editadas y silvestres), forzando a los investigadores a esperar dos generaciones —entre seis y ocho años en salmón del Atlántico— para consolidar líneas puras y estables.
• Investigadores de The Roslin Institute (University of Edinburgh), el Institute of Marine Research de Noruega y Benchmark Genetics Norway AS plantean un nuevo paradigma: editar células madre germinales in vitro, validar las secuencias deseadas y trasplantarlas a reproductores estériles que actúen como progenitores subrogados.
• Este enfoque permitiría generar gametos completamente uniformes en una única generación, capitalizando la extraordinaria tasa reproductiva de los teleósteos.
• La técnica aún requiere desarrollo. Resta establecer líneas estables de cultivo celular en salmónidos, protocolos precisos de edición in vitro, expansión clonal y optimizar la tasa de éxito en el trasplante celular.

En una sala de biotecnología reproductiva, una especialista ajusta el micrómetro. Sobre la platina descansa una placa con ovas de salmón recién fertilizadas, esféricas y de un intenso tono ámbar. Con una microaguja de vidrio más delgada que un cabello, perfora la envoltura, inocula una microdosis de reactivos de edición genética y repite la maniobra con el siguiente ejemplar. Una y otra vez.

El procedimiento conlleva un desgaste biológico severo: varias ovas no toleran la punción mecánica y otras sucumben al estrés osmótico. Entre los alevines que logran eclosionar, una fracción sustancial presentará mosaicismo genético, expresando la mutación únicamente en tejidos dispersos. Confirmar la efectividad del rasgo exige criar estos ejemplares hasta la adultez reproductiva, cruzar la progenie y aguardar a una segunda generación filial. En el salmón del Atlántico (Salmo salar), este ciclo demanda entre tres y cuatro años por generación.

Este cuello de botella biológico y comercial constituye el núcleo de la revisión científica publicada por Mari Raudstein y colaboradores de The Roslin Institute (University of Edinburgh), el Institute of Marine Research de Bergen y Benchmark Genetics Norway AS en la revista Frontiers in Genetics. La alternativa planteada sustituye la microinyección individual por la reprogramación in vitro de las células precursoras de los gametos. De consolidarse a nivel industrial, la salmonicultura global y el cultivo de otras especies acuícolas dispondrán de una vía acelerada para fijar características críticas —tales como la resistencia a patógenos endémicos o la inducción de esterilidad reproductiva— con homogeneidad fenotípica y a una escala operativa sin precedentes.

Por qué la edición genética aún no escala en la acuicultura comercial

La acuicultura representa una actividad productiva joven en contraste con la ganadería terrestre, una condición que ofrece una ventaja estratégica: un amplio potencial para el mejoramiento genético de los peces de cultivo. Si bien los esquemas de cría selectiva convencional logran progresos sostenidos generación tras generación, el ritmo de avance se ralentiza cuando los ciclos biológicos son extensos y se busca optimizar múltiples caracteres simultáneos con correlaciones genéticas contrapuestas.

En este escenario destaca la edición génica y, en particular, el sistema CRISPR/Cas: una plataforma biotecnológica que actúa con la precisión de un bisturí molecular capaz de escindir el ADN en secuencias diana para inactivar o modular genes específicos. Los autores subrayan que esta tecnología ya ha demostrado su eficacia en salmón del Atlántico, trucha arcoíris, tilapia del Nilo, carpa común y bagre de canal. En el salmón, concretamente, se ha logrado silenciar loci vinculados al desarrollo reproductivo, la pigmentación cutánea, la síntesis de lípidos esenciales y la respuesta inmunológica.

Algunos hallazgos perfilan un claro potencial de transferencia a la industria. Destaca el desarrollo de salmones estériles carentes de células germinales mediante el silenciamiento del gen dnd1, los cuales, tras una evaluación exhaustiva a lo largo de un ciclo productivo completo, evidenciaron un rendimiento zootécnico equiparable al de los ejemplares convencionales. Asimismo, en mercados como Japón ya se comercializan especies hidrobiológicas editadas.

No obstante, salvo estas excepciones, la tecnología permanece predominantemente restringida al ámbito experimental. Aunque los autores identifican los marcos regulatorios heterogéneos entre países como un factor limitante, orientan su análisis hacia una barrera metodológica menos visible: las limitaciones inherentes a los protocolos actuales de microinyección y modificación en los peces.

El obstáculo del mosaicismo genético en la acuicultura de precisión

Actualmente, la mayor parte de la edición genética en peces teleósteos depende de la microinyección manual en ovas recién fertilizadas, idealmente antes de la primera división mitótica del cigoto (etapa unicelular). Este procedimiento artesanal demanda una rigurosa destreza técnica e impone un severo límite a la escala productiva. Además, la punción mecánica compromete la viabilidad embrionaria y ciertos reactivos moleculares inducen citotoxicidad.

Sin embargo, el principal desafío metodológico radica en el quimerismo celular. Si el embrión inicia la escisión blastomérica antes de la microinyección, o si la cinética de la nucleasa es deficiente o incompleta, el espécimen resultante desarrolla mosaicismo: un organismo constituido por un ensamblaje heterogéneo de células editadas y silvestres. De forma aún más compleja, las líneas celulares modificadas pueden presentar variantes mutacionales dispares (alelos nulos, disrupciones parciales o mutaciones sin sentido).

En términos productivos, un lote de alevines teóricamente estandarizado se convierte en un conglomerado heterogéneo de genotipos independientes. Este fenómeno impide caracterizar fehacientemente el impacto fenotípico en la cohorte fundadora (generación F0).

La estrategia contemporánea exige paciencia biológica. Los machos fundadores —cuya madurez gonadal antecede habitualmente a la de las hembras— se retrocruzan con individuos de genotipo silvestre para generar una progenie F1 estable. Posteriormente, se requiere consolidar una segunda generación (F2) a fin de fijar la homocigosis del rasgo de interés. La alternativa de cruzar fundadores entre sí mitiga los plazos cronológicos, aunque introduce alelos mutantes asimétricos entre progenitores. En taxones de ciclo tardío que demandan de tres a cuatro años para alcanzar la etapa reproductiva, cada salto generacional supone una dilación costosa.

A este escenario se suma una barrera biotecnológica estructural: la gran mayoría de las ediciones reportadas se limitan a la inactivación de genes (knock-out). La integración dirigida de secuencias exógenas (knock-in) reviste una dificultad notablemente mayor, dado que la vía de recombinación homóloga (HDR), responsable de la reparación genómica precisa, presenta una tasa de activación significativamente menor frente a la unión de extremos no homólogos (NHEJ). Aunque en el bagre de canal se han introducido casetes génicos completos para modular la resistencia a patógenos y la síntesis lipídica, en salmónidos los avances se circunscriben a sustituciones puntuales de nucleótidos o inserciones breves, sin consolidar aún inserciones génicas complejas de forma consistente.

Células madre germinales: la clave biotecnológica para la producción de gametos de precisión

La estrategia disruptiva propuesta por los investigadores se fundamenta en un linaje celular con propiedades únicas: las células madre germinales. Estos elementos constituyen la matriz funcional del sistema reproductivo; en las hembras se diferencian en ovocitos y en los machos en espermatozoides, manteniendo una notable capacidad intrínseca de autorrenovación. Durante las fases tempranas del desarrollo embrionario, sus precursoras inmediatas se denominan células germinales primordiales (PGC).

Esta propuesta metodológica capitaliza una plataforma biotecnológica ya consolidada: la tecnología de reproductores subrogados (surrogate broodstock). El protocolo consiste en aislar células germinales procedentes de un ejemplar donante genéticamente superior y trasplantarlas a un alevín receptor estéril en estadios próximos a la eclosión. Una vez inoculadas, estas células migran hacia los primordios gonadales del huésped, colonizan el nicho reproductivo y, al alcanzar la madurez, generan gametos viables que transmiten exclusivamente el perfil genético del donante. El principio biológico emula la siembra de un cultivar de alta pureza en un sustrato biológico desprovisto de carga genética endógena.

Un fenómeno biológico de singular relevancia técnica se manifiesta en especies como el salmón del Atlántico, la trucha arcoíris, el salmón masu y el lenguado japonés: la diferenciación de estas células hacia ovocitos o espermatozoides no depende del sexo cromosómico del donante, sino del microentorno gonadal y endocrino del receptor. Así, un ejemplar hembra subrogado originará ovas maduras y un macho subrogado sintetizará esperma funcional, con total independencia del origen tisular de las células germinales trasplantadas. Asimismo, estas células pueden ser criopreservadas de forma eficiente en ambos sexos sin mermar su capacidad reproductiva, superando una de las mayores limitaciones de la acuicultura moderna: la imposibilidad de congelar ovas de teleósteos por su fragilidad osmótica frente a la relativa facilidad de criopreservar esperma.

Un bioensayo con pez medaka (Oryzias latipes) ilustra con claridad el potencial industrial de este mecanismo. En este modelo biológico, los machos con el gen fshr inactivado conservan su fertilidad, mientras que las hembras desarrollan esterilidad gonadal. Mediante el trasplante de células germinales de machos editados a hembras estériles dotadas de un estroma gonadal receptivo, se indujo la producción de ovocitos portadores de la modificación genética. Tras la fertilización cruzada, los autores reportaron una progenie 100% estéril. En salmón del Atlántico, la revisión constata que los machos deficientes en el gen fshr también manifiestan esterilidad (fenotipo no evaluado aún en hembras), una característica que se repite en ambos sexos de trucha arcoíris. Estos hallazgos perfilan una ruta biotecnológica viable para la obtención masiva de salmónidos estériles, un atributo de alto valor zootécnico y ambiental indispensable para evitar la introgresión genética con poblaciones silvestres ante posibles escapes y mitigar el deterioro sanitario y de crecimiento derivado de la maduración sexual precoz.

Edición in vitro y trasplante celular: la estrategia para escalar la biotecnología en salmónidos

La propuesta metodológica del equipo de investigación articula tres fases complementarias. En primer término, el aislamiento de células madre germinales a partir de un ejemplar de salmón y su mantenimiento proliferativo en condiciones de laboratorio. En segundo lugar, la modificación genética directa sobre las placas de cultivo celular. Por último, la transferencia selectiva de aquellas líneas celulares verificadas hacia reproductores subrogados estériles.

El núcleo innovador del protocolo radica en la etapa intermedia. Al igual que ocurre con la microinyección en ovas fertilizadas, la edición in vitro suele generar una población heterogénea de células modificadas y silvestres. No obstante, la gran ventaja del cultivo radica en la posibilidad de aislar células individuales, inducir su proliferación clonal hasta constituir colonias genéticamente homogéneas y secuenciar rigurosamente su ADN antes del trasplante. Este control de calidad biológico permite certificar la precisión del evento de edición, descartar alteraciones indeseadas en el locus diana y confirmar la ausencia de efectos fuera de diana (off-target) en el resto del genoma.

Una vez validados genómicamente, estos clones celulares se inocularían en cohortes de machos y hembras subrogados con esterilidad gonadal completa, desprovistos de células germinales endógenas. Cada reproductor operaría así como un centro biológico de propagación de gametos portadores de una mutación estandarizada e idéntica. Considerando la extraordinaria fecundidad de los teleósteos —cuyas puestas alcanzan miles de ovas viables por desove—, el potencial de escalamiento para la industria acuícola resulta sustancial.

Los autores describen además una vía metodológica alternativa: en lugar de editar células de estirpe silvestre, es viable aislar células germinales procedentes de un pez fundador (F0) mosaico generado por microinyección convencional y purificar en el laboratorio los clones portadores de la variante alélica deseada. Si bien esta ruta omite la transfección in vitro, no prescinde de la microinyección embrionaria inicial.

Asimismo, los investigadores identifican en el cultivo celular una ventana estratégica para superar el desafío de las inserciones génicas complejas (knock-in). Frente a la limitación física de una ova —que solo tolera un único ensayo de punción—, las líneas celulares en placa permiten replicar ensayos, calibrar el diseño molecular de las secuencias a insertar, optimizar los vectores de transferencia y estimular selectivamente la vía de recombinación homóloga para maximizar la fidelidad de la reparación del ADN.

Desafíos biotecnológicos pendientes: los tres cuellos de botella del cultivo celular en salmónidos

La revisión científica mantiene una postura transparente: la mayoría de los hitos operativos de este modelo aún no se han consolidado en el salmón del Atlántico (Salmo salar). Si bien se ha validado experimentalmente el aislamiento de células germinales en peces silvestres y su trasplante a receptores subrogados, persisten vacíos críticos: el establecimiento de medios de cultivo estables, la formulación de protocolos de edición in vitro, la expansión clonal masiva y la constatación empírica de que las células modificadas preservan su totipotencia funcional tras sucesivos pasajes de cultivo.

El primer desafío metodológico reside en la viabilidad de estas estirpes celulares fuera del organismo huésped. Las células germinales primordiales (PGC) embrionarias son sumamente escasas y complejas de aislar; fuera de un cultivo de cuatro meses reportado en pez cebra (Danio rerio), apenas existen líneas primarias de larga duración en teleósteos. Por su parte, las células madre germinales aisladas de estadios juveniles o adultos son más asequibles y diversos estudios han logrado mantenerlas a mediano plazo, aunque los investigadores enfatizan que su comportamiento corresponde al de cultivos primarios temporales y no al de líneas celulares inmortalizadas continuas.

Tampoco existe una formulación estándar. Los requerimientos de factores tróficos y citoquinas varían drásticamente entre especies, obligando a calibrar la osmolaridad, el pH, la temperatura térmica y las concentraciones iónicas caso por caso. Este panorama se ve agravado por la escasez de reactivos moleculares y proteínas recombinantes diseñadas específicamente para modelos ictiológicos. Una estrategia que ha demostrado viabilidad consiste en sembrar las células sobre capas alimentadoras (feeder layers) de estroma gonadal, recreando así el microentorno o «nicho» fisiológico original. Los autores sugieren recurrir a la transcriptómica de célula única (single-cell RNA-seq) para descifrar las vías de señalización paracrina entre el soporte estromal y las estirpes germinales.

La segunda barrera concierne a la eficiencia de transfección. El sistema CRISPR/Cas ha operado con éxito en líneas celulares somáticas de teleósteos mediante electroporación y vectores virales recombinantes. En 2026, un ensayo logró editar células madre germinales primarias en la anguila de arrozal (Monopterus albus); no obstante, el estudio no evaluó su capacidad de proliferación clonal ni ejecutó trasplantes gonadales, dejando sin resolver si mantenían intacta su capacidad gametogénica. Consolidar colonias clonales a partir de células individuales —un logro documentado en líneas celulares de salmón chinook y trucha arcoíris— plantea una dificultad superior en células germinales, caracterizadas por una tasa de proliferación basal reducida.

El tercer obstáculo corresponde a la tasa de prendimiento del trasplante celular. En salmón del Atlántico se ha obtenido descendencia fértil mediante el injerto de células germinales frescas, pero el rendimiento reproductivo es bajo y no existe evidencia de que estirpes sometidas a estrés de cultivo, edición génica y selección clonal retengan intacta su competencia biológica.

Asimismo, los autores emiten una advertencia zootécnica: derivar cohortes enteras de reproductores a partir de clones limitados restringirá la variabilidad genética poblacional. Para eludir depresiones endogámicas, será imperativo trabajar con linajes celulares independientes portadores de diversos fondos genéticos.

Lecciones de la biotecnología aviar: el precedente del trasplante germinal

Ante la complejidad técnica del desafío, la revisión analiza el paralelismo con la avicultura industrial como prueba de concepto viable. En gallinas (Gallus gallus), la microinyección unicelular embrionaria es inviable, lo que impulsó el desarrollo de cultivos estables de células germinales primordiales. Dado que estas células migran a través del torrente circulatorio embrionario, pueden aislarse, editarse, multiplicarse y seleccionarse in vitro, para luego inocularse por vía vascular en embriones receptores estériles que colonizan las gónadas. Mediante esta ruta se han producido aves transgénicas exentas de mosaicismo genético. De igual modo, se han editado células precursoras de espermatogonias en porcinos, si bien su mantenimiento prolongado sigue siendo incipiente.

A pesar de las marcadas divergencias reproductivas entre aves, mamíferos y peces, el fundamento bioingenieril ofrece un mapa de ruta replicable. Y los teleósteos cuentan con una ventaja estratégica insuperable: un índice de fecundidad exponencialmente más elevado.

De la microaguja a la placa de cultivo: un cambio de escala para la salmonicultura

Retomemos la estampa de la técnica de laboratorio concentrada ante el microscopio, inoculando ovas una a una. Si el esquema del consorcio europeo prospera, esta labor artesanal migrará a placas de cultivo multilocular: transfectar una única vez, validar la secuencia genómica de cada colonia celular y transferir únicamente los clones óptimos a cohortes de reproductores subrogados estériles. Al madurar, estos ejemplares liberarán miles de ovas viables y millones de espermatozoides con un perfil genético homogéneo. Sin quimerismo, sin retrasos generacionales imprevistos.

La técnica no es inmediata. Los propios investigadores reconocen que restan barreras técnicas sustanciales antes de transformar este protocolo en un estándar operativo en los centros de piscicultura. Sin embargo, el itinerario está marcado, y cada avance en la biología de células madre acerca el horizonte donde el vigor híbrido, la inmunocompetencia y el bienestar del salmón no dependan de la precisión mecánica de una aguja.

Referencia (acceso abierto)
Raudstein M, Datsomor AK, Stewart R, McGrew M, Fraslin C, Crespo D and Kleppe L (2026) The potential for large-scale genome editing in finfish aquaculture via germline stem cell culture and transplantation. Front. Genet. 17:1924271. doi: 10.3389/fgene.2026.1924271

Milthon Lujan

Editor de la revista digital AquaHoy. Biólogo Acuicultor titulado por la Universidad Nacional del Santa (UNS) y Máster en Gestión de la Ciencia y la Innovación por la Universidad Politécnica de Valencia, con diplomados en Innovación Empresarial y Gestión de la Innovación. Posee amplia experiencia en el sector acuícola y pesquero, habiendo liderado la Unidad de Innovación en Pesca del Programa Nacional de Innovación en Pesca y Acuicultura (PNIPA). Ha sido consultor senior en vigilancia tecnológica, formulador y asesor de proyectos de innovación, y docente en la UNS. Es miembro del Colegio de Biólogos del Perú y ha sido reconocido por la World Aquaculture Society (WAS) en 2016 por su aporte a la acuicultura.