1. Modelos de experimentación: OMG
Jornada TOX® Barcelona, 01/02/2013
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2. 1.- Aspectos básicos
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3. Definiciones
 OMG: cualquier organismo cuyo material genético ha sido modificado
de una manera que no se produce de forma natural en el
apareamiento o en la recombinación natural, siempre que se utilicen
las técnicas que reglamentariamente se establezcan (Ley 9/2003):
 Micro y macroinyección y
microencapsulación
 Recombinación por vectores
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 Fusión celular

4. Actividad
 Tipos de actividades: se agrupan en tres categorí :
as
 Utilización confinada.
 Liberación voluntaria.
 Comercialización.
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5. Actividad
 Utilización confinada
Cualquier actividad por la que se
modifique el material genético de un
organismo o por la que éste, así
modificado, se cultive, almacene,
emplee, transporte, destruya o elimine,
siempre que en la realización de tales
actividades se utilicen medidas de
confinamiento, con el fin de limitar su
contacto con la población y el medio
ambiente.
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6. Actividad
 Liberación voluntaria
La introducción deliberada en el medio
ambiente de un organismo o
combinación de OMGs sin que hayan
sido adoptadas medidas especí ficas de
confinamiento, para limitar su contacto
con la población y el medio ambiente y
proporcionar a éstos un elevado nivel
de seguridad.
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7. Actividad
 Comercialización
Todo acto que suponga una entrega a
terceros, a título oneroso o gratuito, de
OMGs o de productos que lo
contengan.
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8. Riesgo
 Tipos de Riesgos: tiene relación con su posible liberación al medio
ambiente:
 Sanitarios: resistencia a antibióticos, alergenicidad
 Ecológicos: afectación a la biodiversidad, cruzamiento lejano,
contaminación genética
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9. Variedades
 Tipos de OMGs: según el organismo sujeto a modificación:
 OMGs y productos agroalimentarios
 OMGs y productos farmacéuticos
 OMGs y modelos animales
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10. 2.- OMGs y productos agroalimentarios
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11. Productos agroalimentarios
 OMGs conocidos desde siempre
 Trigo antiguo: 120 cm, 800 Kg/Ha; trigo moderno: 80 cm, 7.000 Kg/Ha
 1983, primera planta transgénica, tabaco, resistente a antibióticos
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12. Productos agroalimentarios
 La generación de una planta
transgénica consta de 2 etapas:
 Transformación
 Regeneración
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13. Productos agroalimentarios
 Plantas resistentes a insectos: proteína
Bt producida por la bacteria B.
thuringiensis.
 Plantas resistentes a herbicidas: gen
que produce resistencia al glifosato.
 Plantas con mejor conservación: gen
que alarga el periodo de conservación y
almacenamiento.
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 Alimentos transgénicos: Maí resistente
z
al glufosinato y al “taladro”.

14. Productos agroalimentarios
 Estimación de la superficie total de variedades OMG en España:
 2009: 79.705,96 Ha
 2010: 76.574,75 Ha
 2011: 97.325,72 Ha
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15. 3.- OMGs y productos farmacéuticos
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16. Productos farmacéuticos
 OMGs conocidos desde siempre
 Pan, bebidas alcohólicas, lácteos
 1843, primera patente de un organismo
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17. Productos farmacéuticos
 La generación de un microorganismo transgénico
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18. Productos farmacéuticos
 Investigación básica: modelo experimental
 Biofactorías: producción de proteí nas,
vacunas, hormonas,..
 Alimentación: producción de aminoácidos,
enzimas, aditivos
 Biorremediación: degradadores
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19. Productos farmacéuticos
 Vacunas de uso humano: hepatitis A y B, meningitis B, influenza,
enfermedad de Lyme, cólera, tos ferina, gripe.
 Vacunas de uso animal: Aujeszky, PRRS (porcino), Newcastle (aviar)
 Hormonas: Ins, GF, hCG, LH, FSH, glucagon, calcitonina, tirotrofina
 Citoquinas: IL1, 2 y 10, IFNα, β y γ
 Pro/anti coagulantes: factores VIIa, VIII i IX; hirudina, FAPT
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 Hematopoyéticos: eritropoyetina, G-CSF, GM-CSF
 Enzimas: alfa-1-antitripsina
 Anticuerpos recombinantes: anti IgE, anti TNF, anti IL2

20. 4.- OMGs y modelos animales
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21. Animales
 OMGs conocidos desde siempre
 Producción de leche: de <1.000 a 11.000 Kg/lact..
 1996, primera clonación de mamíferos
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22. Animales
 Microinyección pronuclear
 Gene targeting en células ES
 Mutagénesis inducida
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23. Animales
 Biomateriales: gusano de seda
 I+D básica: modelos de patologí as
 Terapéuticos: productores de leche con
proteínas de interés terapéutico
 Alimentación: salmones transgénicos
 Transplantes: válvulas cardí acas, piel,
islotes pancreáticos
 Comercialización: mascotas modificadas
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24. Modelos: diabetes
Investigación en diabetes: 230 modelos publicados
 Tipo I, IDDM:
 Físicos: ablación quirúrgica de pancreas
 Químicos: STZ
 Biológicos: BB rat, KDP rat, NOD mice, autoinmune
 Tipo II, NIDDM:
 Físicos:
 Químicos: ALO, STZ+NA
 Biológicos: HFD, HKD, GK rat, Zucker rat, ob/ob mice, db/db mice
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25. Modelos: oncologí
a
Oncología
 Crecimiento tumoral
 Metabolismo tumoral
 Angiogénesis tumoral
Confirmation of bioluminescence &
micrometastasis: sc injection of PC-3M-luc
Experimental bone metastasis model: ic injection
of PC-3M-luc
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Inoculation of C17.2 LacZ-luc stem
cells in the LH of the brain.
Que et al, LUMC, Leiden, Netherlands Monitoring drug treatment and relapse in vivo: PC-3M-luc-C6 orthotopic prostate model

26. Modelos: oncologí
a
Subcapsular space of kidney
Figure 1. Imaging approaches of the two
assessed techniques. From left to right:
 macroscopic,
 surgical,
 histopathological Subperitoneal space at the inner wall of the abdomen
 molecular
Day 0 Day 2 Day 10 Day 18
CV
d.a.a.
SH
CV SH SH + Q
Upper right panel: kinetics
of the tumour growth during
H/E the 3-weeks period.
SH + Q
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Lower panel: histopatholog.
studies of the tumours.
Figure 2. 3-week period molecular imaging
from xenografted mice. Three different sort of Figure 3. Upper left panel: tumours removed from xenografted
tumours cells (CV, SH, and SH+Q) were mice. Three different sort of tumours cells (CV, SH, and SH+Q)
injected within the subperitoneal layer at the were injected within the subperitoneal layer at the inner wall of the
inner wall of the abdomen. abdomen.

27. Modelos: cardiovascular
Investigación en cardiovascular
 Procedimientos quirúrgicos
 Estenosis aórtica
 Oclusión coronaria LAD
 Administración de fármacos u otras substancias
 Ateroesclerosis: HCD
 HAE: angiotensina II
 Selección de mutaciones espontaneas
 Alteraciones genéticas dirigidas
 APOE-tg
 Modelos:
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 Células aisladas y cultivos celulares
 Preparaciones en baños de órganos y tejidos
 Sistema de Langendorff

28. Modelos: cardiovascular
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29. Modelos: obesidad
Investigación en obesidad:
 Genética:
 Monogénica: fat, ob/ob, db/db, tubby, agouty, mahagony rat and mice
 Poligénica: NZO, KK/Ay, du6, F, TSOD mice
 Modificada genéticamente:
 UCP-1, -2, -3, -4 Kos mice
 Lept-r mice
 Inducida por dieta
 HFD, HCD
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 Cafeteria diet

30. Modelos: neurodegeneración
Investigación en neurodegeneración:
 Envejecimiento: natural o acelerado (SAM)
 Parkinson: MPTP / Ác. Kaínico / 6OH-Dopamina
 Isquemia: Quirúrgica o Tratamiento con Endotelina-1
 Alzheimer: APPSWE / APPSWE-tau, Tau, APOE4 mice
 Esclerosis lateral amiotrófica (ELA): SOD1
Isquemia cerebral: daño en córtex Epilepsia en rata
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Bruker Medical and C. Ferris, K.Lahti, D. Olson, & J. King.Psychiat. Dept, Univ. Massachusetts, Worcester, Mass. USA

31. Modelos: IBD
Investigación en IBD: enfermedad de Crohn y colitis ulcerativa
 Afectación de la integridad del epitelio
 Colitis inducida por DSS / TNBS / oxazolona
 DN N-cadherin transgenic mice/keratin 8−/− mice
 Multiple drug resistant (MDR1) gene deficient mice
 IKK-γ (NEMO)/IKKαβ deficiency in intestinal epithelial cells
 SAMP1/YitFc (SAM-P) mice
 Respuesta inmune innata alterada
 STAT3 deficiency in myeloid cells
 A20 deficient mice
 Respuesta inmune adaptativa alterada
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 Químic: ALO, STZ+NA
 TNFΔARE MICE
 CD45RBHi transfer model
 STAT4 transgenic mice
 IL-10/CRF2-4 deficient mice
 TCRα chain−/− mice

32. Modelos: respiratory disease
Evaluación toxicidad por vía respiratoria, asma, EPOC, tabaquismo,…
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inExpose, Scireq, Canada, 2008

33. Modelos: ADME
Aplicaciones
 Biodistribución
Malaria parasite migration in mosquito
S. Yoshida, Dept. Infection and
Immunity, Saimata, Japan
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Time-delayed fluorescence with optycal
nanopaticles.
Le Masne de Chermont et al, PNAS (2007) May

34. Modelos: Drug Delivery
Figure 3. Analysis of hydrogel
A B
degradation. The fluorescent 1.4 Biodegradation of system1 (14 days) 1.4 Biodegradation of PolyDGlu(Cys)0.12--DyLight800 (4 days)
Biodegradation of non-attached DyLight800 (4 days) Biodegradation of non-attached DyLight800 (4 days)
1.2 1.2
probe alone was non-
Fluorescence counts
Fluorescence counts
1.0 1.0
accountable in 4 days. When 0.8
0.6
0.8
0.6
assessing both delivery systems, 0.4
7 days
0.4
the complete degradation period
9 days
0.2 4 days 14 days 0.2 4 days
11 days
0.0 0.0
was longer for DDS1 (14 days, in
24
48
72
96
0
0
4
8
2
6
0
4
8
2
6
0
4
24
48
72
96
0
0
4
8
2
6
0
4
8
2
6
0
4
12
14
16
19
21
24
26
28
31
33
36
38
12
14
16
19
21
24
26
28
31
33
36
38
Time (h)
Time (h)
B, left panel), than for DDS2 (4
days, in B, right panel).
Figure 1. Short-term hydrogel degradation time- Figure 2. Long-term hydrogel degradation time-
course. course.
Non-attached DDS1 DDS2 Non-attached DDS1 DDS2 Non-attached DDS1 DDS2 Non-attached DDS1 DDS2
0 4 0 7
0,1 6 1 9
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1 8 2 11
2 24 4 14

35. Avances en biomedicina
1900s •Local anesthetics (D, Rb) 1970s •CT diagnosis (Ck)
•Corneal transplant (Rb) •Chemotherapy (M)
1910s •Blood transfusion (D, Rb, GP) •Antiulcerant pharm. (D, r)
•Inhalant asthma therapy (Rb, GP)
•Insulin (D, Rb, M)
1920s
•Distemper vaccine (D) 1980s •Neonatal vital suport (Mk)
•Modern anest. (M, D, C, Rb, r) •Antireject pharm. (Mk, D, Rb, M)
1930s
•Diphteria vaccine (Mk, Rb,GP) •Hepatitis vacc. (Mk)
•Anticoagulants (D, Rb, GP, M) •Antiviral pharm. (Mk, Rb, GP, r, M)
1940s •Renal dialysis (Mk, G, Rb, GP) •Meningitis vacc. (M)
1990s
•Antibiotics (M) •Antidepression pharm. (r)
•Whooping cough vacc. (Rb, M) •AIDS therapies (Mk, M)
•Artificial lung (D) •Breast/prostate cancer ther. (D, r, M)
1950s •Hip trasplant (S, D)
2000s •Leukaemia/Lymphoma ther. (Mk, M)
•Kidney trasplant (D)
•Alzheimer vacc. (M)
•Cardiac pacemaker (D)
•Malaria vacc. (Mk, M)
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•Polio vacc. (Mk, M)
•Gene therapies (M)
•Hypertension pharmacs (D, C, r, M)
•Heart valves transplant (Cw, D, Rb, GP)
1960s •Measles vacc. (Mk)
•Coronary by-pass (D)
•Mental diseases pharm. (Rb, GP, r)
•Heart transplant (D)

36. E-mail: praal-pcb@pcb.ub.cat
Phone: +34 934 037 008
Fax: +34 934 034 766
Web: www.pcb.ub.es/sea-pcb
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37. Animal Research Saves Lives
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