La evaluación de la inocuidad de los alimentos derivados de animales MG se debe fundamentar en la comprensión de los métodos de transgénesis y en las aplicaciones previstas y los resultados posibles de la integración y expresión de los transgenes. Sobre esta base, la Consulta examinó los posibles peligros de la expresión de los transgenes para los animales y para los aspectos ecológicos relacionados con la salud humana. La Consulta también examinó las perspectivas futuras de la evolución, utilización y supervisión de la transgénesis con fines de producción animal para el consumo humano.
La Consulta observó asimismo que se estaban obteniendo insectos modificados genéticamente, aunque por el momento no para la producción de alimentos. Aunque las cuestiones planteadas por los insectos modificados genéticamente requerían un debate, quedaban fuera del ámbito de esta Consulta de expertos.
4.2.1 Técnicas
Para la transferencia de genes a animales se pueden utilizar varias técnicas (Houdebine, 2003). Difieren en su idoneidad para distintas clases de animales, su eficacia de transformación y sus repercusiones para la evaluación del riesgo.
La utilización del método de transferencia de genes depende del conocimiento de un gen codificador de un producto que confiera un rasgo de interés. El gen que se debe transferir se incorpora a un vector de expresión que también contiene elementos genéticos para controlar su expresión. El uso de distintos tipos de vectores de expresión ofrece ventajas metodológicas para distintas clases de animales y también afecta a la probabilidad de que se materialicen peligros genéticos o inmunológicos posteriores. Los biotecnólogos pueden transferir deliberadamente a un huésped un:
Gen de fusión: Un gen que codifica un producto de interés con un elemento que regulará su expresión en el huésped.
Transposón: Un elemento de ADN capaz de escindirse de un lugar del genoma e insertarse en otro lugar, que se ha modificado para contener el gen de fusión.
Retrovirus: Un virus que se puede integrar en el genoma y expresarse por medio de los procesos de replicación de la célula huésped y que se ha modificado para contener el gen de fusión.
Muchos vectores de expresión contienen genes marcadores. Algunos genes marcadores son simplemente informadores para la transferencia eficaz de un gen, mientras que otros codifican productos génicos, de manera que se pueden seleccionar individuos transgénicos, por ejemplo mediante la aplicación de antibióticos.
Los métodos habituales para la introducción de un vector de expresión en el huésped son los siguientes:
Microinyección: Inyección directa del vector de expresión en óvulos fecundados o células huésped utilizando una aguja fina de vidrio.
Electroporación: Introducción del vector de expresión en óvulos fecundados o células huésped mediante la aplicación de impulsos eléctricos para inducir poros transitorios en la membrana de las células huésped.
Bombardeo de partículas: Fijación del vector de expresión sobre partículas de oro e introducción en las células huésped mediante el bombardeo con las partículas.
Transformación celular, seguida de clonación: Dado que es más sencillo añadir genes a células cultivadas o inactivarlos en ellas que con los óvulos fecundados, los núcleos de las células transformadas con éxito se pueden transferir a óvulos enucleados e implantarlos en hembras receptoras para generar animales clonados de células somáticas, que también son transgénicos.
Transformación de gametos: Se pueden introducir genes en oocitos o espermatocitos y utilizar los gametos transformados para la fecundación, generando un animal completo.
La aplicación de cualquiera de estos métodos dará lugar a la transformación eficaz de un pequeño porcentaje de los animales así producidos. Luego se pueden identificar los individuos transgénicos y reproducirlos para obtener una línea transgénica.
4.2.2 Aplicaciones y sus posibles beneficios
Se han obtenido o podrían obtenerse para diversas aplicaciones animales transgénicos que expresen un solo gen introducido, con una serie de posibles beneficios para la producción de alimentos o la salud humana (Cuadro 1). Dichos animales están en diversas etapas de evolución. Las primeras solicitudes de aprobación de animales transgénicos para la producción de alimentos corresponden a varias especies de peces que expresan genes introducidos de la hormona del crecimiento.
La producción de mamíferos transgénicos para la agricultura es difícil y costosa, debido sobre todo a su baja tasa de reproducción y la fecundación y desarrollo internos. Muchos individuos transgénicos iniciales son un mosaico para el transgén, es decir, lo tienen en algunas células, pero no en todas. Por ello, la obtención de mamíferos transgénicos para la agricultura se ha retrasado. Sin embargo, los núcleos de células cultivadas transformadas o de células transformadas procedentes de un animal mosaico se pueden utilizar como material donante para la clonación de células somáticas con intervención de transferencia nuclear, obteniéndose individuos que son transgénicos en todas sus células. Este sistema se podría utilizar en último término para producir líneas transgénicas destinadas a la producción de alimentos, como se está haciendo ya para la obtención de cerdos destinados a xenotrasplantes, en las que se han de expresar varios transgenes e inactivar varios genes del huésped.
A continuación se examinan los peligros asociados con los métodos de transgénesis y la liberación en el medio ambiente de animales MG que tienen relación con la inocuidad de los alimentos. Los posibles peligros de la transgénesis que se analizan más abajo se han de situar en una perspectiva en la que se tenga en cuenta su probabilidad relativa y el grado de daño que acarrean. Hay que señalar que estos peligros no son exclusivos de la transgénesis.
4.3.1 Transgenismo
La introducción de un transgén en un animal no es un proceso controlado con precisión y puede dar lugar a diversos resultados con respecto a la integración, la expresión y la estabilidad del transgén en el huésped.
El resultado deseado suele ser la integración estable de una sola copia del transgén en un solo lugar del genoma y no en un gen funcional o un elemento regulador. Sin embargo, con frecuencia se observan otros resultados, como la integración de copias múltiples del transgén en un solo locus o su inserción en lugares múltiples del genoma. La inserción del transgén en un gen del huésped puede desactivar éste, afectando en ocasiones a la viabilidad o la salud del huésped. La inserción de un transgén puede afectar a veces a la expresión de otro u otros genes. Un transgén puede reorganizarse antes de su integración, convirtiéndose así en no funcional. Durante el proceso de transgénesis, pueden insertarse en el genoma secuencias no deseadas de ADN, como genes marcadores o marcadores seleccionables procedentes del vector de expresión o bien ADN bacteriano contaminante que ha quedado de la producción del vector. Los peligros que se derivan de los casos de inserción o la inestabilidad genética se pueden identificar mediante selección y se puede actuar eliminando los individuos que tienen manifestaciones indeseadas en el curso de la obtención de la línea transgénica.
Lo ideal es que la expresión del transgén no tenga efectos indeseados en la expresión de otros genes del huésped o en su salud. Sin embargo, se han observado otros resultados. El transgén se puede silenciar por metilación o mediante otros mecanismos. Debido a que la expresión del transgén está controlada a menudo por elementos reguladores novedosos ajenos a los mecanismos normales de retroalimentación homeostática, dicha expresión puede tener efectos pleiotrópicos, es decir, efectos sobre rasgos múltiples del huésped. Se han observado pleiotropías notables en animales que expresan genes introducidos de la hormona del crecimiento, entre ellos cerdos, ovejas y peces que mostraban una serie de anomalías morfológicas o metabólicas. Otras pleiotropías, como el aumento del rendimiento en canal, pueden ser positivas. Se puede producir una expresión ectópica del transgén en los tejidos, los sexos o las etapas de la vida cuando no cabía esperarla y puede afectar a la salud del huésped y la inocuidad de sus productos alimenticios. Los peligros que se derivan de la expresión de los transgenes se pueden determinar mediante búsqueda y se puede actuar eliminando los individuos con los fenotipos de expresión indeseados en el curso de la obtención de la línea transgénica.
El uso de vectores víricos y de transposones plantea el peligro de que el transgén se pueda desplazar posteriormente dentro del genoma. El trabajo realizado con Drosophila parece indicar que los transposones pueden tener una probabilidad mayor de desplazamiento tras la introducción en una nueva cepa de fondo. Aunque los vectores se manipularan genéticamente para privarlos de todas las secuencias del ADN que era necesario incorporar a viriones o transponer, existe la posibilidad teórica de que puedan recombinarse en el genoma con otras secuencias de ADN, como por ejemplo elementos endógenos transponibles, o con virus o transposones exógenos, aumentando así la infectividad o la morbilidad. La obtención y utilización de vectores bien concebidos reducirá la probabilidad de estos peligros.
Para obtener cerdos destinados a xenotrasplantes se requiere la inactivación de la expresión de las moléculas que desencadenan la respuesta inmunitaria en las personas y la adición de moléculas que convierten la superficie de las células de cerdo en más semejantes a las humanas. Esto plantea la posibilidad de que los cerdos puedan convertirse en más susceptibles a los virus humanos. De esta manera podría haber un huésped alternativo para la propagación de enfermedades humanas y esto también podría dar lugar a una nueva ruta evolutiva para la adaptación de los virus de los cerdos a las personas. En teoría, este peligro se podría reducir al mínimo utilizando para la obtención de líneas de xenotrasplantes razas de cerdos que carezcan de endovirus conocidos y manteniendo dichas líneas en una cuarentena estricta.
4.3.2 Clonación
La clonación se puede utilizar para propagar animales MG y plantea sus propios problemas. Sin embargo, la Consulta no abordó los riesgos asociados con la clonación como tal (especialmente la transferencia nuclear de células somáticas).
La clonación mediada por la transferencia nuclear de células somáticas requiere la reprogramación del genoma a partir de una célula diferenciada a fin de que pueda impulsar la embriogénesis. Esto da lugar a un cierto grado de expresión génica alterada, especialmente al comienzo de la vida del individuo clonado. Los efectos de la expresión génica alterada y de las manipulaciones de la reproducción necesarias para el proceso de clonación pueden provocar tasas elevadas de mortalidad prenatal y postnatal y de anomalías morfológicas o fisiológicas en los individuos clonados, lo cual a su vez puede afectar a la salud de los animales y la inocuidad de los alimentos (National Research Council, 2002). La observación del limitado número de crías descendientes de animales clonados obtenidas hasta el momento parece indicar que pueden ser normales desde el punto de vista fenotípico.
4.3.3 Aspectos ecológicos que pueden afectar a la inocuidad de los alimentos
Los distintos animales MG presentan beneficios y riesgos ecológicos potenciales diferentes (National Research Council, 2002; Pew Initiative on Food and Biotechnology, 2003; Scientists’ Working Group on Biosafety, 1998). En el presente examen no se abordan todas las cuestiones ecológicas, sino que más bien se concentra en la relación entre la entrada de animales MG en el medio ambiente y la inocuidad de los alimentos. La posible propagación de animales MG o de sus transgenes en el medio ambiente es un peligro ecológico que proporciona una vía de entrada en el suministro de alimentos humanos.
La posible entrada de animales MG en el suministro de alimentos a través del medio ambiente varía debido a la diferencia de predisposición de los animales para introducirse en el medio ambiente y propagarse, las diferencias en la capacidad del sistema de explotación para reducir la fuga de animales y las diferencias en cuanto a si las personas cazan o pescan la misma especie. Algunos animales sometidos a explotación se transportan y venden vivos con frecuencia, abriendo nuevas vías para su entrada accidental en el medio ambiente. Los peces y mariscos MG que escapan o sus descendientes se pueden cultivar sin que se los detecte y posteriormente los puede consumir la población. La situación actual de la obtención de animales MG parece indicar que los encargados de la inocuidad de los alimentos podrían encontrarse con este problema en primer lugar para los peces y mariscos MG y algo más tarde para algunos tipos de aves de corral MG, como los patos y las codornices.
Las especies o taxones fundamentales de animales MG se pueden clasificar por su capacidad para asilvestrarse, la probabilidad de que escapen de la cautividad, la movilidad y los informes históricos de alteración de la comunidad ecológica. Dicha clasificación en orden descendente para América del Norte (National Research Council, 2002) estaría formada por los insectos, los mariscos, los peces, los ratones y ratas, los gatos, los cerdos, las cabras, los caballos, los conejos, los perros, los pollos, las ovejas y los vacunos. A escala regional, la importancia de esta clasificación para la inocuidad de los alimentos variará en función de que estos animales se consuman más o menos. Además, las clasificaciones varían de una región a otra debido a las distintas condiciones ecológicas, pero son aplicables los mismos factores de riesgo.
La evaluación de la posible propagación de animales MG o sus transgenes en el medio ambiente se debe efectuar caso por caso para cada combinación de los casos de integración (es decir, la línea transgénica) con las condiciones ecológicas locales. En la evaluación se debe comparar el animal MG con su homólogo tradicional, es decir, los animales no modificados derivados de la misma fuente genética. En ella se debe estimar la probabilidad de desplazamiento del animal MG o de sus transgenes hacia el medio ambiente, dada la tasa estimada de fuga. Para esto se ha de evaluar si:
el animal MG, comparado con el homólogo tradicional, tiene un potencial mayor, igual o menor de flujo de genes hacia cualquier especie afín silvestre o asilvestrada presente en el ecosistema que lo recibe. Las investigaciones recientes indican que el transgén se podría eliminar en un pequeño número de generaciones o se podría propagar a través de la población natural y posiblemente afectar a su abundancia (Muir y Howard, 2001, 2002). Con respecto a la posible entrada en el suministro de alimentos, la eliminación sería un resultado más inocuo. Sin embargo, estos animales pueden seguir entrando en el suministro de alimentos debido a que es probable que el proceso de eliminación requiera una o más generaciones;
el animal MG, comparado con el homólogo tradicional, tiene un potencial menor, igual o superior para invadir y establecerse como especie exótica, particularmente cuando el ecosistema receptor carece de especies afines silvestres o asilvestradas.
4.3.3.1 Situación de los métodos para estimar la posible entrada en el medio ambiente
Todavía no se han normalizado los mejores métodos para caracterizar de manera fidedigna la posible entrada en el medio ambiente. La metodología de la adaptación neta (Muir y Howard, 2001, 2002) proporciona un enfoque sistemático amplio basado en la biología evolutiva y de poblaciones contemporánea (National Research Council, 2002; Pew Initiative on Food and Biotechnology, 2003). Es un proceso que consta de dos pasos: 1) medición de los rasgos del componente de adaptación que abarca el ciclo biológico completo de los animales MG, sus homólogos tradicionales o especies afines silvestres y los cruzamientos entre ambos; y 2) la incorporación de los datos del primer paso sobre la adaptación a un modelo de simulación que pronostique el destino del transgén a lo largo de generaciones múltiples. Es necesario validar las predicciones de este método; se están realizando experimentos iniciales con este fin. Por ejemplo, en un proyecto sobre peces transgénicos se está analizando la validez de los pronósticos del modelo de adaptación neta (resumen en: www.reeusda.gov/crgam/biotechrisk/biot00ls.htm). También es necesario añadir un factor estocástico, elaborar nuevas características y mejorar la facilidad de uso del modelo de simulación. Todavía no se han obtenido los datos necesarios para aplicar esta metodología a la mayoría de los animales MG; recientemente se ha comenzado a recopilar tales datos para un pequeño número de casos de peces MG.
4.3.3.2 Contención de los animales MG
Si las conclusiones combinadas de la caracterización del peligro para el medio ambiente (examinadas más arriba) y la evaluación de la inocuidad de los alimentos (que se examina en la sección 5) son que los animales MG o sus transgenes se propagarán en el medio ambiente en una medida que representa un riesgo para el suministro de alimentos de consumo humano, los encargados de la gestión del riesgo deben estudiar la necesidad de aplicar medidas de contención para impedir o reducir la fuga de animales MG o de sus gametos viables hacia el medio ambiente. Estas medidas se deben concentrar primordialmente en garantizar que no se produzca la liberación. Si no se puede garantizar esto, se pueden complementar con el uso de métodos para asegurar que ningún animal que haya escapado pueda reproducirse.
Hay medidas de contención biológica, mecánica y física/química para los peces y los mariscos producidos en distintos sistemas de acuicultura (Agricultural Biotechnology Research Advisory Committee, 1995; Scientists’ Working Group on Biosafety, 1998; Kapuscinski, 2003). Las medidas de contención biológica consisten normalmente en la supresión de la capacidad del animal para reproducirse, como por ejemplo la esterilización de los peces y los mariscos mediante la inducción de triploidía, es decir, la obtención de individuos con tres juegos de cromosomas en lugar de los dos normales. La contención mecánica consiste en la utilización de algún tipo de dispositivo para impedir o reducir la salida de animales del sistema de acuicultura (por ejemplo rejillas en las tuberías de salida de los depósitos o estanques con base de tierra para peces) y la contención física consiste en convertir en letal la vía de escape del agua mediante el cambio de una característica física del agua (como por ejemplo calentar el agua de salida a una temperatura letal y luego enfriarla antes de su descarga). Se podrían idear otros sistemas de contención para los animales terrestres MG.
En muchos casos se requieren medidas de contención múltiples, debido a que ninguna por separado es totalmente eficaz. Por ejemplo, se pueden utilizar poblaciones triploides totalmente femeninas de salmones para garantizar que cualquier individuo que pueda escapar de la contención física sea incapaz de reproducirse en libertad. También se necesita una verificación rigurosa de las medidas de contención.
Hay que elaborar y validar mejores métodos para inducir de manera fiable la esterilidad reproductiva en los animales MG, en particular los peces y mariscos MG. Entre los métodos perfeccionados podrían figurar los protocolos repetibles para la inducción de la triploidía (aplicables a los animales distintos de las aves y los mamíferos) y nuevos métodos para inducir la esterilidad mediante tratamientos químicos o transferencia de genes, por ejemplo insertando genes antisentido para interrumpir los pasos fundamentales de la ruta endocrina que controla el desarrollo reproductivo.
4.3.3.3 Supervisión de la entrada y la propagación en el medio ambiente
En el futuro pueden recibir la aprobación para su producción generalizada animales MG específicos, con aprobación o sin ella para incorporarlos al suministro de alimentos de consumo humano. En tales situaciones será importante examinar si se ha de aplicar o no después de la comercialización una supervisión de la propagación imprevista en el medio ambiente de los animales MG y sus transgenes que representen un peligro para la inocuidad de los alimentos. Los métodos para la detección de tales animales MG y sus transgenes en el medio ambiente probablemente consistirán en la aplicación de dos bloques ya arraigados de metodologías científicas: 1) marcadores de diagnóstico basados en el ADN y 2) protocolos de muestreo que sean adecuados (en cuanto a valor estadístico) y rentables. Sin embargo, es preciso elaborar protocolos totalmente apropiados para la aplicación de estos métodos a la detección posterior a la comercialización de la propagación de animales MG y sus transgenes en el medio ambiente. La supervisión también puede ser útil para garantizar la contención de los animales MG durante el proceso de investigación y desarrollo.
La obtención de toda la gama de beneficios potenciales de la utilización de animales MG dependerá de los avances en los aspectos técnicos de su producción. Por ejemplo, se necesitarán métodos moleculares innovadores a fin de afrontar las limitaciones actuales con respecto a la escasa frecuencia y la aleatoriedad de la integración, la silenciación de los genes y los efectos epistáticos y pleiotrópicos de los transgenes. En estas innovaciones se pueden incluir la utilización de vectores de expresión mejorados para los transgenes destinatarios en lugares específicos del genoma del huésped o la incorporación de transgenes a cromosomas artificiales de bacterias o levaduras y su introducción en el huésped. Una experiencia mayor con la expresión de genes antisentido y técnicas de inactivación de genes basadas en la recombinación homóloga permitirán desactivar los genes destinatarios. Otros adelantos, especialmente la obtención de células germinales embrionarias o células germinales primordiales procedentes de otras especies, facilitarán una gama mayor de modificaciones genéticas de esas especies de animales. La identificación y la transferencia de genes favorecerán las aplicaciones beneficiosas en la alimentación y también será necesaria su evaluación con respecto a la inocuidad de los alimentos y los efectos en el medio ambiente (por ejemplo, los insectos con influencia en la inocuidad de los alimentos, como las abejas melíferas). La transferencia de nuevos genes y los adelantos en las técnicas de dicha transferencia y de clonación facilitarán los avances que contribuyan a la salud humana mediante nuevos modelos animales de enfermedades humanas, la expresión de proteínas farmacéuticas y la obtención de líneas genéticas para xenotrasplantes. Aunque cabe prever numerosos beneficios potenciales de los animales MG, éstos presentarán condiciones más difíciles para la evaluación, la gestión y la comunicación del riesgo.
CUADRO 1. Ejemplos de aplicación de transferencia de genes a animales
|
Aplicación |
Resultado previsto |
Ejemplo |
Observaciones |
|
Producción de animales mejorados |
Mayor rendimiento mediante un crecimiento acelerado o una tasa mejorada de transformación de piensos |
Gen de la hormona del crecimiento en el salmón del Atlántico, la carpa y la tilapia del Nilo |
|
|
|
Mayor resistencia a las enfermedades |
Gen de la lactoferrina en la carpa, gen de la cecropina en el bagre de canal |
|
|
|
Mayor tolerancia a las condiciones del medio ambiente, como las bajas temperaturas |
Proteína anticongelante en el salmón del Atlántico y en el pez rojo |
Se mejoró la tolerancia al frío en el pez rojo, pero no en el salmón |
|
|
Mejora de la digestibilidad de los ingredientes de los piensos |
Gen de la fitasa en el cerdo |
Enfoque que también podría utilizarse para adaptar peces carnívoros a una alimentación vegetal |
|
Mejor calidad de los productos |
Cambio de los perfiles nutricionales |
Concentración reducida de lactosa en la leche |
|
|
|
Eliminación de alergenos de los alimentos |
Gen de inactivación de las proteínas alergénicas en el camarón |
|
|
|
Animales ornamentales novedosos |
Genes de las proteínas fluorescentes expresados en el pez cebra |
|
|
Productos novedosos |
Productos farmacéuticos para uso humano y veterinario |
Genes para anticuerpos monoclonales, lisozimas, hormona del crecimiento, insulina, etc., expresados en la leche o la sangre de animales de granja |
|
|
|
Productos industriales |
Seda de araña expresada en la leche de cabra |
|
|
Bioindicadores |
Sensores para la contaminación |
Expresión de genes informadores vinculados al inductor de la metalotioneína en los fúndulos expuestos a iones de metales pesados |
|
|
Salud humana |
Células, tejidos y órganos para xenotrasplantes |
Inactivación del gen de la galactosil transferasa en el cerdo |
También puede ser necesaria la clonación |
|
Sanidad animal |
Prevención de las encefalopatías espongiformes transmisibles |
Inactivación del gen Prn-p de vacunos y ovinos |
Prevención de la enfermedad de las vacas locas y la tembladera |
|
Lucha biológica |
Insectos beneficiosos resistentes a los plaguicidas |
Introducción del gen de la resistencia a los plaguicidas en depredadores y parasitoides |
Capacidad para utilizar métodos químicos y biológicos de lucha contra las plagas de insectos |
|
|
Transmisión de la lucha contra las enfermedades |
Introducción de genes de resistencia al parásito Plasmodium en el mosquito Anopheles |
Podría reducir la transmisión del paludismo |
|
|
Control reproductivo y de sexo |
Introducción de un gen antisentido para la GnRH o la aromatasa |
Se podría utilizar para combatir las especies exóticas invasivas |
Fuentes: (NRC, 2002; Kapuscinski, 2003).
