Científicos han creado por edición genética los primeros animales aptos para ser ‘machos subrogados’ viables: producen espermatozoides que llevan solo los rasgos genéticos de los animales donantes.

Esta investigación pionera, publicada en Proceedings of the National Academy of Sciences el 14 de septiembre, podría acelerar la propagación de características deseables en el ganado y mejorar la producción de alimentos para una población mundial en crecimiento.

También permitiría a los criadores de regiones remotas un mejor acceso al material genético de animales de élite de otras partes del mundo y permitiría una reproducción más precisa en animales como las cabras, donde es difícil utilizar la inseminación artificial.

“Con esta tecnología, podemos lograr una mejor difusión de los rasgos deseables y mejorar la eficiencia de la producción de alimentos. Esto puede tener un gran impacto en abordar la inseguridad alimentaria en todo el mundo”, dijo en un comunicado Jon Oatley, biólogo reproductivo de la Facultad de Medicina Veterinaria en la Universidad de Washington State. “Si podemos abordar esto genéticamente, entonces eso significa menos agua, menos alimento y menos antibióticos que debemos poner en los animales”.

Un equipo de investigación dirigido por Oatley utilizó la herramienta de edición de genes, CRISPR-Cas9, para eliminar un gen específico de la fertilidad masculina en los embriones animales que serían criados para convertirse en toros sustitutos. Los machos nacieron estériles, pero comenzaron a producir espermatozoides después de que los investigadores trasplantaran células madre de animales donantes en sus testículos.

El esperma que produjeron los machos subrogados contenía solo el material genético de los animales donantes seleccionados. El proceso de edición de genes empleado en este estudio busca provocar cambios dentro de una especie animal que podrían ocurrir de forma natural, como la infertilidad.

Seis años de trabajo resultan en éxito con ratones

El estudio es el resultado de seis años de trabajo colaborativo entre investigadores de WSU, la Universidad Estatal de Utah, la Universidad de Maryland y el Instituto Roslin de la Universidad de Edimburgo en el Reino Unido.

Los investigadores utilizaron las ‘tijeras genéticas’ CRISPR-Cas9 para producir ratones, cerdos, cabras y ganado que carecían de un gen llamado NANOS2 que es específico para la fertilidad masculina. Los machos crecieron estériles pero por lo demás sanos, por lo que cuando recibieron trasplantes de células madre productoras de esperma de otros animales, comenzaron a producir espermatozoides derivados de las células del donante.

Se confirmó que los machos subrogados tenían esperma de donante activo. Los ratones engendraron descendencia sana que portaba los genes de los ratones donantes. Los animales más grandes aún no se han criado. El laboratorio de Oatley está perfeccionando el proceso de trasplante de células madre antes de dar el siguiente paso.

Este estudio proporciona una poderosa prueba de concepto, dijo el profesor Bruce Whitelaw del Instituto Roslin. “Esto muestra al mundo que esta tecnología es real. Se puede utilizar”, dijo Whitelaw. “Ahora tenemos que ir y averiguar cuál es la mejor manera de usarlo de manera productiva para ayudar a alimentar a nuestra creciente población”.

Los científicos han estado buscando una manera de crear machos subrogados durante décadas para superar las limitaciones de la cría selectiva y la inseminación artificial, herramientas que requieren la proximidad de los animales o un control estricto de su movimiento, y en muchos casos, ambos.

La inseminación artificial es común en el ganado lechero que a menudo está confinado, por lo que su comportamiento reproductivo es relativamente fácil de controlar, pero el procedimiento rara vez se usa con ganado de carne que necesita deambular libremente para alimentarse. Para los cerdos, el procedimiento aún requiere que los animales estén cerca ya que el esperma de cerdo no sobrevive bien a la congelación. En las cabras, la inseminación artificial es bastante desafiante y podría requerir un procedimiento quirúrgico.

La tecnología del padre subrogado podría resolver esos problemas, ya que los sustitutos entregan el material genético del donante de forma natural, a través de la reproducción normal. Esto permite a los ganaderos y pastores permitir que sus animales interactúen normalmente en el campo.

Los donantes y los sustitutos no necesitan estar cerca el uno del otro, ya que el esperma congelado del donante o el propio animal sustituto pueden enviarse a diferentes lugares. Además, las hembras noqueadas por NANOS2 siguen siendo fértiles, dado que el gen solo afecta la fertilidad de los machos, y podrían criarse para generar machos estériles de manera eficiente para usarlos como machos sustitutos.