Incluso con líneas puras de ratón que datan de siglos atrás, los genetistas necesitaban herramientas para manipular los genes de ratón. La herramienta más poderosa surgió recién a mediados de los años ochenta. Mientras trabajaba en el laboratorio de Martin Evans, en la Universidad de Cambridge, en Inglaterra, Elizabeth Robertson (actualmente profesora de la Universidad de Harvard) y Allan Bradley (actualmente director del Centro Sanger en Cambridge, en Inglaterra) demostraron que los investigadores podrían extraer células particulares de un embrión de ratón precoz —conocidas como células troncales embrionarias, o ES (por sus siglas en inglés)—, alterarlas genéticamente y reimplantarlas. Estas células alteradas, entonces, originaron un descendiente manipulado genéticamente.

Bradley dice ahora que esta primera mutación en una línea de células ES, "señaló la aparición de una nueva era en la genética de ratón". Lo difícil fue resolver cómo alterar estas células de una manera predecible.

Robertson y Bradley llegaron a demostrar en 1986 que los retrovirus se podían utilizar para crear mutaciones en células ES. Los retrovirus son virus que tienen la capacidad única de insertar su código genético en el ADN de las células que infectan; de este modo, versiones de retrovirus modificados genéticamente se pueden utilizar para incorporar la información deseada —un nuevo gen, por ejemplo— a una célula o para anular un gen existente mediante la interrupción de su secuencia codificante.

Estas mutaciones precoces eran aleatorias —los investigadores no podían determinar la localización exacta del cambio que querían realizar—. Sin embargo, Robertson y Bradley se las ingeniaron para crear una mutación en el gen Hprt de ratón que era similar a la mutación genética humana que causa un trastorno devastador llamado síndrome de Lesch-Nyhan. Fue un indicio de lo que vendría.

En 1987, Mario Capecchi, investigador del HHMI nacido en Italia, que se encuentra en la Universidad de Utah, desarrolló una forma de crear mutaciones dirigidas específicamente en ratones. Básicamente, los investigadores pudieron insertar o eliminar un gen determinado en las células ES de ratón, mediante la utilización de una técnica llamada recombinación homóloga, y después pudieron implantar las células diseñadas en los ratones hembras, que producirían camadas de descendientes alterados genéticamente.

Por momentos, nada parecía suceder cuando los investigadores anulaban un solo gen; esta información fue sorprendente pero útil. Pero en muchos otros casos, los investigadores realizaron conexiones espectaculares entre los genes de ratón y las enfermedades humanas. La era del ratón knock-out había comenzado.

Capecchi, por ejemplo, descubrió que anulando sistemáticamente los genes de una familia llamada Hox (genes descubiertos originalmente en las moscas de la fruta y frecuentemente considerados como interruptores principales que controlan la formación del plan corporal durante el desarrollo), podía producir ratones con defectos de desarrollo dramáticos. Cuando el equipo de Utah mutó dos genes Hox simultáneamente, por ejemplo, los miembros delanteros de los ratones no se podían desarrollar, resultando en animales cuyas patas crecían directamente de los codos.

En años recientes, tales herramientas se han hecho aún más poderosas. Bradley está llevando a cabo el proceso de anular los genes de ratón uno por uno, como parte de un esfuerzo internacional de crear un extenso número de líneas de ratón mutante que estarán a disposición de todos los investigadores. Una tecnología cada vez más popular conocida como sistema cre/loxP ha permitido controlar la ubicación y el momento en el que un gen está activo o inactivo en el ratón. Los investigadores pueden apuntar así sus mutaciones a cualquier órgano que elijan o en cualquier momento particular durante el desarrollo.

— Stephen S. Hall

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Mario Capecchi diseñó un método poderoso de apuntamiento de genes que les permitió a los investigadores producir ratones "knock-out".

Foto: Paul Fetters

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