Ratón knockout para niños

Ratones knockout

Un ratón knockout o ratón KO es un ratón que ha sido modificado en un laboratorio. Esto se hace para que uno o más de sus genes no funcionen, usando una técnica especial llamada "bloqueo de genes".

El objetivo de crear un ratón KO es entender qué hace un gen específico. A veces, los científicos conocen la secuencia de un gen, pero no saben exactamente cuál es su función. Al desactivar ese gen en un ratón y observar los cambios que ocurren, los investigadores pueden descubrir para qué sirve ese gen.

Los ratones son muy útiles para este tipo de estudios porque son organismos modelo cercanos a los humanos. Esto significa que lo que se aprende de los ratones a menudo puede aplicarse para entender mejor el cuerpo humano. Por eso, los ratones son los animales preferidos para estos experimentos, especialmente cuando se investigan temas genéticos relacionados con la salud humana. Crear ratas con genes desactivados es mucho más difícil y solo se ha logrado desde 2003.

Los primeros ratones knockout fueron creados por Mario R. Capecchi, Martin Evans y Oliver Smithies entre 1987 y 1989. Por este importante avance, recibieron el Premio Nobel de Medicina en 2007.

¿Para qué se usan los ratones KO?

Desactivar un gen en un ratón nos da pistas sobre la función normal de ese gen. Como los humanos compartimos muchos genes con los ratones, observar las características de un ratón KO puede ayudarnos a entender cómo un gen similar podría causar o contribuir a ciertas enfermedades en las personas.

Ejemplos de investigaciones con ratones KO

Los ratones KO han sido muy útiles en el estudio y la creación de modelos para diversas condiciones, como:

• Diferentes tipos de cáncer.
• Obesidad.
• Enfermedades del corazón.
• Diabetes.
• Artritis.
• Ansiedad.
• El proceso de envejecimiento.
• La Enfermedad de Parkinson.

Además, los ratones knockout son un recurso importante para desarrollar y probar nuevos medicamentos y tratamientos.

Nombres de los ratones KO

Muchos de estos ratones modelo reciben el nombre del gen que se ha desactivado. Por ejemplo, el ratón KO p53 se llama así por el gen p53. Este gen produce una proteína que normalmente ayuda a detener el crecimiento de tumores. Las personas que nacen con cambios en este gen pueden tener el Síndrome de Li-Fraumeni, lo que aumenta su riesgo de desarrollar ciertos tipos de enfermedades a una edad temprana.

Otros ratones KO reciben nombres creativos basados en sus características o comportamiento. Por ejemplo, un ratón KO llamado "Methuselah" (Matusalén) fue diseñado para estudiar la longevidad, mientras que "Frantic" (Frenético) es un modelo útil para investigar trastornos de ansiedad.

¿Cómo se crean los ratones KO?

Existen varias formas de producir ratones KO, pero aquí te explicamos el procedimiento más común:

Paso 1: Preparar el gen modificado

• Primero, se toma el gen que se quiere desactivar de una colección de genes de ratón.
• Luego, los científicos diseñan una nueva secuencia de ADN que es muy parecida al gen original, pero con un pequeño cambio para que no funcione.
• A esta nueva secuencia, se le añade un "gen marcador". Este gen marcador es especial porque los ratones normales no lo tienen y les da una característica observable, como resistencia a ciertas sustancias o un cambio de color.
• Es importante saber que, en este paso, la mayoría de las células modificadas solo cambian una de las dos copias del gen que tienen. A estos ratones se les llama heterocigotos.

Paso 2: Obtener células madre

• Se extraen células madre de un blastocisto de ratón. Un blastocisto es un embrión muy temprano, que parece una pequeña esfera de células que aún no se han especializado.
• Estas células madre se cultivan en el laboratorio. Por ejemplo, podemos usar células madre de un ratón con pelaje blanco.

Paso 3: Modificar las células madre

• Las células madre del paso 2 se combinan con la nueva secuencia de ADN del paso 1. Esto se hace usando una técnica llamada electroporación, que usa un pulso eléctrico para introducir el ADN en las células.
• Algunas de estas células madre incorporarán la nueva secuencia en el lugar exacto donde estaba el gen original en su cromosoma. Este proceso se llama recombinación homóloga porque las secuencias vieja y nueva son muy similares.
• Usando el gen marcador del paso 1, los científicos pueden identificar rápidamente las células que han incorporado la nueva secuencia.

Paso 4: Crear ratones quimera

• Las células madre modificadas del paso 3 se insertan en un blastocisto de otro ratón. Por ejemplo, se pueden usar blastocistos de un ratón con pelaje pardo.
• Estos blastocistos se implantan en el útero de una ratona para que se desarrolle el embarazo.
• Los blastocistos ahora contienen dos tipos de células madre: las originales (del ratón pardo) y las modificadas (del ratón blanco).
• El ratón que nace será una "quimera genética", lo que significa que parte de su cuerpo provendrá de las células originales y parte de las células modificadas. Su pelaje, por ejemplo, podría mostrar manchas blancas sobre pardo.

Paso 5: Obtener ratones KO puros

• Para que los ratones sean útiles en la investigación, la secuencia modificada debe estar presente en sus células reproductivas (óvulos o espermatozoides).
• Estos ratones quimera se cruzan con otros ratones de pelaje blanco para obtener crías completamente blancas.
• Estas crías aún tienen una copia funcional del gen. Para obtener un ratón que no tenga ninguna copia funcional del gen original (es decir, que sea homocigótico para el gen desactivado), se deben cruzar entre sí.

Desafíos en la investigación con ratones KO

Aunque los ratones KO son una herramienta muy valiosa, tienen algunas limitaciones importantes:

• Aproximadamente el 15% de los genes desactivados son letales durante el desarrollo. Esto significa que los embriones con esos genes modificados no logran convertirse en ratones adultos. A menudo, este problema se resuelve usando "mutaciones condicionales", que permiten desactivar el gen solo en ciertas condiciones o en etapas específicas de la vida.
• A veces, la falta de estudios sobre cómo se desarrollan los embriones de ratón dificulta saber la función de un gen en la salud humana. Un gen podría tener funciones diferentes en ratones adultos y en embriones.
• Desactivar un gen puede no causar ningún cambio visible en el ratón, o incluso producir características diferentes a las observadas en humanos donde el mismo gen está inactivo. Por ejemplo, los cambios en el gen p53 están relacionados con más de la mitad de los cánceres humanos y suelen causar tumores en ciertos tejidos. Sin embargo, cuando este gen se desactiva en ratones, los animales desarrollan tumores en tipos de tejido diferentes.
• Algunas partes del genoma son muy difíciles de desactivar. Esto puede deberse a la presencia de secuencias repetitivas o a la forma en que el ADN está organizado.

El procedimiento completo puede variar dependiendo de la línea de ratones de la que se obtienen las células madre. Generalmente, se usan células de la línea 129. Sin embargo, esta línea no es adecuada para todos los experimentos (por ejemplo, estudios de comportamiento), por lo que es común cruzar la descendencia con otras líneas de ratones.

Véase también

En inglés: Knockout mouse Facts for Kids

• Genética
• Mus musculus (ratón doméstico)
• Ratón humanizado