¿Qué son los organismos genéticamente modificados (OGMs)?

V Taller de Capacitación en Biotecnología y Bioseguridad de Organismos Genéticamente Modificados para Funcionarios Estatales 18 y 19 de noviembre de 2015

Secretaría Ejecutiva de la CIBIOGEM

OVM: organismo vivo modificado (= OGM)

Cualquier organismo vivo que posea una combinación nueva de material genético que se haya obtenido mediante la aplicación de la biotecnología moderna*

Cultivos GM

Protocolo Cartagena, 2000; LBOGM 2005

Organismo Genéticamente Modificado: Cualquier organismo vivo que ha adquirido una combinación genética novedosa, generada a través del uso específico de técnicas de la biotecnología moderna.

Cultivos GM

(LBOGMs Artículo 3, fracción XXI)

BIOTECNOLOGÍA MODERNA Por “biotecnología moderna” se entiende la aplicación de: a.Técnicas in vitro de ácido nucléico, incluidos el ácido desoxirribonucleico (ADN) recombinante y la inyección directa de ácido nucléico en células u orgánulos, o

b.La fusión de células más allá de la familia taxonómica,

que superan las barreras fisiológicas naturales de reproducción o de la recombinación y que no son técnicas utilizadas en la reproducción y la selección tradicional. (Protocolo Cartagena, 2000; LBOGMs 3, VI)

• El hombre ha seleccionado y modificado a las plantas. • Más de 10,000 años. • Fomento del avance de la Ciencia y Tecnología. • Domesticación

La influencia de la domesticación ¿Reconoces esta raíz?

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La influencia de la domesticación A través de la selección artificial: “favoreciendo la sobrevivencia y reproducción de individuos de una especie con rasgos o atributos de interés, durante muchos años”, se han domesticado numerosas plantas y animales.

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Variedades Agrícolas Algunos resultados de años del trabajo de la humanidad...

Muchas de las variedades agrícolas comestibles más comunes se generaron inicialmente a través de procesos de selección humana favoreciendo las características deseables:

Silvestre Domesticado

Cambios relacionados con la domesticación en plantas • Cambios en el tamaño de las plantas • Aumento en el tamaño de semillas o frutos • Aumento en el tamaño y número de inflorescencias (cereales) y semillas • Reducción o eliminación de la dispersión de las semillas • Floración simultánea, • Pérdida de la latencia • Reducción de defensas físicas y químicas (?)

La Selección utiliza la variación genética Mediante la fertilización cruzada y la selección artificial el ser humano ha obtenido variedades y razas con grupos de características particulares

Ancestro silvestre: lobo gris

Razas domesticadas

Modificación de caninos desde hace ≈ 4 000 años

Dibujos de los perros por Chet Jezierski, © American Kennel Club 11 (www.akc.

Los organismos domesticados También se han modificado genéticamente Pero por diferentes mecanismos, • selección tradicional • mejoramiento convencional

La mutagénesis inducida se utiliza desde mediados del siglo XX. • • • •

Sustancias químicas o radiaciones. Cambios al AZAR. Diversas mejoras. Aprox. 3088 nuevas variedades vegetales, 70% área de cultivo.

W. Murcott mandarin (left) and Tango (right). Photo credit: T. Williams, UC Riverside.

Cambios semejantes a los que ocurren naturalmente de manera espontánea.

No son considerados Organismos Genéticamente Modificados (OGMs)

Selección artificial

Ingeniería Genética

“La cruza del mejor con el mejor esperando lo mejor”

Reduce costos e incrementa rendimientos

BIOTECNOLOGÍA Según el Convenio sobre Diversidad Biológica:

Biotecnología puede definirse como "toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos". Biotecnología Ambiental

Industria Alimentaria

Agrobiotecnología

Medicina y Farmacéutica Biofertilizantes

Ingeniería Genética Biocombustibles

Tratamiento de aguas y biorremediación

Mejora de cultivos y selección de nuevas variedades.

Aplicaciones Diagnósticas (CBD, 1992)

Aprovechando el conocimiento en Biología Molecular.

Primeros Organismos Modificados PRODUCTOS RECOMBINANTES

UTILIDAD

Insulina Humana

Diabetes

Interferón (a, b)

Leucemia, Cáncer

Hormona del Crecimiento

Enanismo

Eritropoyetina

Anemia y Fallas Renales

Interleucina-2

Inmunoterapia

Lipasas

Detergentes

Vacuna Hepatitis B

Programas Salud Humana

Vacuna Poliomielitis

Programas Salud Humana

Anticuerpos

Pruebas Diagnósticas

Bacterias recombinantes productoras de Somatostatina [péptido neurotransmisor de 14 aminoácidos] (1976)

¿Cómo se expresa un gene?

Transcripción

DNA

Traducción

RNA

Código para llegar a las proteínas

Proteína

Los genes codifican para diferentes proteínas . Quiero

C

O

M

E

R

C

O

S

E

R

C

O

C

E

R

C

O

R

R

E

Cambia el sentido de la oración!

algo

R

Cambios en la secuencia genómica de una especie (mutaciones, inserciones, deleciones y número de copia) se reflejan en las características visibles (fenotipo) de los individuos que la conforman.

Estos polimorfismos permiten entender la variación genética entre individuos.

Como se genera un OGM Identificar genes que confieran las características deseadas y se integran al DNA en la bacteria, eventualmente éstas características podrán ser transferidas a la planta… A

T

Mejor absorción de nutrientes

Producción de Vitaminas

Tolerancia a sequía

T

A

G

T

A

Resistencia a plagas

C

C

G

Métodos de introducción de DNA a una célula 

Introducción de DNA exógeno a una célula  Transformación: introducción de DNA en bacterias  Transfección: introducción de DNA en plantas y animales  Transducción introducción de DNA mediante vectores virales



Electroporación 



Gene gun (biobalística) 



Por choque eléctrico, apertura de poros en membrana celular y se introduce DNA Partículas de oro o tungsteno, recubiertas de DNA y disparadas a embriones o células jóvenes

Transformación con bacterias  Algunas bacterias pueden introducir DNA a plantas en proceso de infección

Como se genera un OGM Utilizando esta estrategia, el (los) gen(es) deseado(s) se inserta(n) en el Genoma de las células de la planta que han sido infectada con la bacteria modificada.

Transformación mediada por Agrobacterium sp. Schell, Chilton, Van Montagu, Fraley, y Horsch, 1983.

Planta GM

Transformación por Biobalística

A) Pequeñas partículas de oro o tungsteno se recubren del ADN que contiene las características deseadas.

B) Estas partículas se “disparan” a gran velocidad sobre las células a modificar.

C) El DNA externo penetra el genoma de las células, y D) Las células modificadas se propagan, se seleccionan, y se hacen crecer hasta formar una nueva plántula.

De esta forma el ADN se incorpora al genoma de la planta que ahora esta genéticamente modificada pues contiene la secuencia externa de DNA que codifica para las nuevas características.

Sanford, 1986.

Laboratorio

Invernadero

Pruebas de campo

Cultivo Comercial

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Modificado de Raymond Layton, Ph.D.

Resistencia a Plagas

OGMs de 1era Generación

Incremento de la Productividad debido al mejoramiento de las características agronómicas del cultivo.

Tolerancia a herbicidas

OGMs de 2nda Generación

Tolerancia a condiciones adversas: • Sequía • Heladas • Suelos salinos

OGMs de 3era Generación

IRRM, 2009

Oleaginosas con contenidos grasos de mejor calidad (Omega-3)

Vegetales (biofortificados) con mayor contenido de aminoácidos esenciales, minerales, vitaminas o modificados para la mejor absorción de CIAT, 2009 nutrientes.

OGMs de 4ta Generación

OTROS TIPOS DE OGMs… Peces de crecimiento rápido

Modelos de investigación

Vacunas recombinantes

Enviro-pig

Productos lácteos biofortificados

Ganado para la Producción de leche maternizada

antitrombina III aislado de la leche de cabras transgénicas.

Peces de Ornato

Mosquitos modificados para controlar enfermedades de relevancia epidemiológica

Estudios de genómica funcional

Bioseguridad: Acciones y medidas de evaluación, monitoreo, control y prevención que se deben asumir en la realización de actividades con OGMs con el objeto de prevenir, evitar o reducir los posibles riesgos que dichas actividades puedan ocasionar a la salud humana, el medio ambiente y la diversidad biológica incluyendo los aspectos de inocuidad de dichos organismos que se destinen para uso o consumo humano.

33 V) (LBOGMs Artículo 3, fracción

1. Endonucleasas Sitio Dirigidas (SDN) y Tecnología de Dedos de Zinc 2. Oligonucleotide Directed Mutagenesis (ODM) 3. Cisgenesis/Intragenesis 4. Metilación de DNA dirigida por RNA (RdDM) 5.Reverse breeding & other "negative segregants" 6. Agro-infiltracion 7. Injerto sobre Patrón GM

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