A nivel internacional, las normas sobre bioseguridad se han centrado en analizar los problemas que puede surgir de cultivos específicos y sus productos, en relación a posibles impactos en la salud humana y en el ambiente. Los transgénicos y sus productos han sido evaluados «caso por caso». Este es un reconocimiento de que los métodos […]
A nivel internacional, las normas sobre bioseguridad se han centrado en analizar los problemas que puede surgir de cultivos específicos y sus productos, en relación a posibles impactos en la salud humana y en el ambiente.
Los transgénicos y sus productos han sido evaluados «caso por caso». Este es un reconocimiento de que los métodos de transformación genética no genera riesgos relacionados directamente con la tecnología, sino que algunos cultivos transgénicos pueden eventualmente presentar algunos problemas.
Sin embargo, la transformación genética de los cultivos a través de la ingeniería genética, entraña riesgos inherentes con esta tecnología.
Por ejemplo, para transformar genéticamente un cultivo, se requieren de la técnica de cultivo de tejidos, es decir, que se regenera una planta íntegra a partir de una sola célula, la misma que ha sido tratada con hormonas y antibióticos para forzarla a que siga un patrón de desarrollo anormal.
Por otro lado, la transformación genética se hace por intermediación de organismos infecciosos como es Agrobacterium tumefaciens, una bacteria que infecta el genoma de la plantas.
Otro método de insertar los transgenes es a través de bombardeo de partículas de tungsteno.
Ambas tecnologías desencadena riesgos a nivel genético, que serán descritos más adelante.
Tanto la técnica de cultivo de tejidos como los métodos de inserción de los genes, han sido utilizados en la ciencia como agentes mutagénicos. Por lo tanto, no es sorprendente que una planta transformada enfrente consecuencias genéticas, que son ajenas a las características contenidas en el transgén que se quiere transferir al cultivo.
Mutaciones inducidas por la transformación genética
Teóricamente las plantas transformadas genéticamente son el resultado de la inserción de un transgén en un lugar exacto del genoma de la palta, y en cada transformación, se inserta sólo un gen.
En la práctica, esto no sucede nunca. Al contrario, se ha demostrado que a más del transgén que se desea insertar en la planta, cada genoma transformado contiene un espectro de mutaciones propio para cada evento, como resultado de:
- los procesos de cultivo de tejidos
- Los métodos de transformación genética utilizando Agrobacterium, o a través del bombardeo de partículas
- La inserción del transgén
- La inserción de ADN superfluo. El ADN superfluo es cualquier pedazo de ADN diferente al transgén que se desea insertar para que la planta adquiera la característica deseada. El ADN superfluo incluye: la secuencia de genes marcadores (con frecuencia de resistencia a antibióticos), las secuencias de plásmido bacteriano de Agrobacterium, y copias adicionales o parciales del transgén.
Mutaciones debido al sitio de inserción
Las investigadoras encontraron que se conoce muy poco sobre mutaciones creadas en cultivos de plantas debido al sitio de inserción, tanto por inserciones hechas a través de Agrobacterium como por bombardeo de partículas de tungsteno. Esta falta de entendimiento se debe a la falta de investigaciones hechas a gran escala.
Adicionalmente, mucha de la información relevante procede de una investigación hecha en un planta que no es un cultivo, como es el caso de Arabidopsis thaliana, y no está claro que los resultados encontrados se puede aplicar a cultivos.
Transformación mediada por Agrobacterium
La transformaciones hechas a través de Agrobacterium, han sido usadas para crear cultivos comerciales desde hace 10 años y se sabe que este tipo de inserción produce mutaciones.
A pesar de ello, hay solamente un estudio a gran escala para evaluar las mutaciones relacionadas con la inserción de transgenes utilizando como vector a Agrobacterium. Se ha estudiado las mutaciones creadas por eventos de inserción (1) conteniendo insertos que contienen solo copias de T-ADN (2).
En dicho estudio, se llevaron a cabo 112 eventos de inserción de T-ADN en Arabidopsis thaliana, y se encontró que nunca ocurrió una integración exacta de T-ADN. La mayor parte de insertos de T-ADN resultaron en delecciones (3) pequeñas de las secuencias del genoma de la planta en el sitio de inserción (entre 1 y 1000 pares bases).
Sin embargo, un número significativo de eventos sufrieron re-arreglos a gran escala del genoma de la planta, en el sitio de inserción. Dos de esos eventos de inserción, contuvieron translocaciones cromosómica. El resto tenían re-arreglos que no pudieron ser totalmente caracterizados.
Otros investigadores han encontrado duplicación y translocación de un segmento de ADN de por lo menos 40 Kbp de tamaño.
La inserción de ADN superfluo es también común en los eventos de inserción hechos a través de Agrobacterium. Por ejemplo, en la investigación mencionada anteriormente con A. thaliana, se encontró que 8 de los 112 eventos de inserción mediados por Agrobacterium, habían incluido largos segmentos de ADN superfluo del plásmido o por secuencias de T-ADN. La mayoría de los otros eventos, había incorporado ADN de origen indefinido.
El resultado de estos estudios sugieren que la vasta mayoría de los eventos de inserción del T-ADN incluyen cambios en el genoma de la planta, afectando tanto pequeños segmentos de ADN como también segmentos más grandes, y que hubo la inserción de ADN superfluo.
Transformación por bombardeo de partículas
El bombardeo de partículas ha sido usado para crear numerosos cultivos comerciales. Aunque puede resultar en alteraciones a gran escala en el genoma, hay pocos estudios que detallen las mutaciones relacionadas con el sitio de inserción resultando del bombardeo de partículas. Además, no ha habido ningún estudio a gran escala de esas mutaciones.
La literatura científica describe a la mayoría de los eventos de inserción por bombardeo de partículas como extremadamente compleja. Por ejemplo, se ha reportado que junto con el transgén deseado, se incluyen copias múltiples de pedazos pequeños o grandes de ADN del genoma de plantas.
Una publicación inclusive reportó la inserción de ADN de cromosoma bacteriano en el sitio de inserción de ADN por bombardeo de partículas.
Los análisis que se han hecho de mutaciones ocasionadas en el sitio de inserción son incompletos, porque fueron hecho sin el uso de PCR (4) y de otros métodos de secuenciación de ADN. Las investigadoras encontraron sólo dos estudios donde se usó PCR para caracterizar las mutaciones creadas por eventos de inserción, de ADN aislado de plantas enteras. En una de esas publicaciones, se analizó tres eventos de inserción.
En el otro se trabajó con soya RR, en el que se analizó el evento 40-3-2. Las mutaciones presentes en cada una de estos eventos «simples» de inserción, se encontró que hubo delecciones a gran escala y re-arreglos del genoma.
Por ejemplo, en el evento 40-3-2 de la soya RR, a más del gen EPSPS (que es el gen confiere a la planta la resistencia al glifosato), se encontró:
Un fragmento del gen EPSPS de 254 bp
Un segmento de 540 bp de ADN no identificado
Un segmento de ADN vegetal
Un segmento de 72 bp de EPSPS
Alteraciones en el genoma con específicos.
Estas mutaciones relacionadas con eventos de inserción no fueron dados a conocer sino solo después de que la soya RR había sido comercializada.
Es interesante que en un análisis independiente hecho de otra variedad transgénica ya comercializada, el maíz Yieldgard, con el evento de inserción Mon810, también incluye mutaciones no específicas y no reportadas previamente, relacionadas con mutaciones en el sitio de inserción.
No se pudo encontrar ningún estudio sobre eventos de inserción por bombardeo de partículas que hayan sido exitosos, comparando con el sitio original.
Nunca se ha reportado en toda su extensión, las mutaciones en el sitio de inserción de transgenes por bombardeo de partículas, ni en la literatura científica, ni en las aplicaciones hechas a los reguladores.
Los datos que existen de las secuencias que describen los eventos de inserción por bombardeo de partículas son extremadamente limitados, y las técnicas utilizadas para secuenciar el ADN insertado, no es el más adecuado. Sin embargo, estos datos sugieren que la integración de los transgenes por bombardeo de partículas están siempre acompañadas por cambios sustanciales en el genoma y por la inserción de ADN superfluo.
Mutaciones relacionadas con el cultivo de tejidos y la transferencia de genes
Este estudio examinó también qué es lo que se sabe sobre las mutaciones que son introducidas como resultado del cultivo de tejidos y los procedimientos de transferencia de genes, pero que no están asociado con la inserción del transgén.
Hay cinco estudios en los que se ha investigado el número de mutaciones producidas durante la transformación de las plantas. Los investigadores compararon el genoma de las plantas transformadas, con el de plantas control no transformadas.
Los resultados sugieren que muchos cientos de miles de mutaciones están presentes en las plantas transformadas. Ya que las técnicas usadas no son las más adecuadas, es posible que estos resultados subestimen la dimensión de las mutaciones.
No se estudió la magnitud de las mutaciones (por ejemplo si son grandes o pequeñas), su origen, o si estaban presentes en el genoma funcional.
Es muy posible que estas mutaciones se mantengan en las plantas transgénicas comercializadas, y que se hereden
Sin embargo, los reguladores que han desregulado una gran cantidad de cultivos transgénicos, no han tomado en cuenta estos factores.
Importancia de las mutaciones inducidas por la transformación
Las mutaciones producidas por la inserción del transgén, pueden ser peligrosas si están presentes en la parte funcional del genoma.
Las mutaciones en la parte funcional del genoma, incluyendo secuencias que codifican proteínas como las que las regulan, pueden tener implicaciones en el comportamiento agronómico del cultivo, en sus interacciones con el ambiente y en la salud animal y humana.
Por ejemplo una mutación en la parte funcional del genoma relacionada con el sitio de inserción, puede interrumpir el funcionamiento de genes relacionados con la regulación de lo la síntesis de compuestos que pueden ser tóxicos para los seres humanos.
Se pueden producir cambios metabólicos importantes con consecuencias impredecibles, y que son difíciles de identificar en los estudios que se hacen típicamente cuando se quiere aprobar un nuevo cultivo transgénico.
Frecuencia de interrupción el ADN funcional por mutaciones inducidas por la transformación
Existen pocos estudios al respecto, pero estos muestran que los transgenes con frecuencia se insertan cerca de secuencias de genes.
En las pocas plantas estudiadas, se demuestra que las secuencias de ADN analizadas para evaluar el sito de inserción del T-ADN, entre 35 y 58% interrumpen secuencias de genes. Esto es importante porque con frecuencia, las secuencias regulatorias de determinado gen, están con frecuencia alejadas del gen que controla. La presencia de segmentos de ADN extraño entre los dos, puede alterar el sistema de regulación de la expresión de ese gen.
Nunca se ha hecho este tipo de estudios en plantas transgénicas obtenidas por medio de bombardeo de partículas.
Por otro lado, es muy difícil saber si una parte del genoma es funcional o no.
La mayoría de aplicaciones para comercializar nuevas líneas de cultivos transgénicos, no incluyen las secuencias de ADN que rodean al sitio de inserción, ni tampoco las secuencias del genoma que rodea al transgén.
La técnica de cultivos de tejidos ha sido utiliza de manera muy exitosa para inducir mutaciones tanto con fines de investigación como con fines «mejoramiento genético». Se ha conseguido también aislar mutantes de poblaciones de plantas transformadas y de fenotipos mutantes, que no están relacionados con la inserción del transgén. Esto significa que ocurren mutaciones debido al cultivo se tejidos en el ADN funcional.
Aun cuando no haya una interrupción del ADN funcional, el ADN superfluo que entra con el transgén deseado así como el propio transgén son necesariamente inertes o inofensivos. Por ejemplo, las secuencias del promotor puede alterar la expresión de los genes vecinos. Las secuencias de ADN bacterial cromosómico o de los plásmidos, pueden incrementar la probabilidad de la transferencia horizontal de genes.
De los 8 cultivos comerciales y eventos analizados en este reporte, 6 tenían inserciones de ADN superfluo tanto bacteriano como viral en los eventos de inserción.
Conclusiones
El reporte identifica que las mutaciones creadas por el sitio de inserción y por los procedimientos de transformación genética y el cultivo de tejido es potencialmente muy grande. Pero ha sido muy poco estudiado y no muy bien entendido. Estas mutaciones pueden significar un peligro sobre todo si ocurren en cultivos comerciales.
Las autoras proponen que se debe tomar en cuenta en los sistemas regulatorios y en el proceso de toma de decisiones sobre cultivos y productos transgénicos, las implicaciones de este tipo de mutaciones.
Notas:
(1) Un evento de inserción de transgénicos consiste del transgén y sus secuencias adicionales.
(2) El T-ADN es un segmento de ADN atado por los bordes del T-ADN que es transferido a la planta vía Agrobacterium. El T-ADN contiene el transgén deseado y con frecuencia un marcado genético. Estos son acarreados por el plásmido Ti, y a veces la parte del plásmido mas exterior también es acarreado e insertado en el genoma de la planta.
(3) la delección es una mutación en la uno o más pares de núcleotidos se eliminan de un gen.
(4) PCR: Reacción en cadena de polimerasa. Es un método para secuenciar ADN
* Fuente: Genoma Scerambling – Mite or Reality?. Transformaction-Induced Mutations in Transgenic Crop Plants.
Allison Wilson, Jonathan Latham and Ricarda Steibrecher
Technical Report October 2004. Econux. http://www.econexus.info