El uso de tecnologías genómicas para mejorar la resistencia a las enfermedades de los ganados

Selección Genomic (SG)

Mientras que GWAS descubre marcadores, selección genética] usa esos marcadores en todo el genoma para predecir el mérito genético de un animal para la resistencia a las enfermedades. A diferencia de la selección asistida por marcadores, que se centra en unos pocos genes, GS construye una ecuación de predicción de todos los datos SNP disponibles.

Edición de genes con CRISPR-Cas9

El advenimiento de CRISPR-Cas9 ha transformado la edición de genes de un proceso laborioso y de baja eficiencia en un procedimiento rutinario. Al diseñar una guía RNA complementaria a un gen objetivo, los investigadores pueden dirigir la enzima Cas9 para crear una ruptura doble. Esta ruptura puede ser reparada por la propia maquinaria de la célula, ya sea desactivando un gen o insertando una secuencia deseada.

Selección de Marcador-Asistado (MAS)

Antes de aproximarse a todo el genoma, la selección asistida por marcadores específicos de ADN conocidos para mentir cerca de genes de resistencia. Mientras que ahora superada en gran medida por el SG para rasgos complejos, el MAS sigue siendo valioso para las resistencias monogénicas o o oligogénicas simples, como el gen de proteína prion (]PRNP]) controlando la susceptibilidad de la a la piel de lapidada.

Proveer éxitos y aplicaciones en el mundo real

Las tecnologías genómicas no se limitan al laboratorio, ya que varios éxitos han pasado a poblaciones comerciales, lo que demuestra un impacto mensurable en la agricultura.

Resistencia al PRRS en cerdos

El síndrome reproductivo y respiratorio porcino (PRRS) cuesta a la industria de los cerdos más de $660 millones anuales. En 2016, investigadores de la Universidad de Missouri utilizaron CRISPR-Cas9 para eliminar el gen CD163 en las células de cerdo. Estudios posteriores mostraron que los cerdos CD163-knockout fueron totalmente resistentes a la infección por el HIPT.

Resistencia a la mastitis en la botella de leche

La mastitis, una infección inflamatoria de la ubre, es la enfermedad más costosa en la agricultura láctea. La selección genómica para la resistencia a la mastitis se ha vuelto rutinaria en varios países.El predictor utiliza paneles SNP que capturan variantes en genes inmunológicos, así como genes que afectan a la conformación de punta de teta y el flujo de leche.

Resistencia a Scrapie y TSE en Ovejas

El Scrapie, un brote espongiform transmisible en la oveja, se controla casi por completo a través de la genética. Un codón único en el gen PRNP] —codon 171— determina la susceptibilidad. El agua con el genotipo de RR es altamente resistente; los que tienen un QQ es altamente susceptible.

Trypanotolerance en la botella

En el África subsahariana, la tripanosomiasis (enfermedad persistente) es una limitación importante para la producción de ganado. Algunas razas indígenas, como la N’FAO, muestran una tolerancia notable a la infección, manteniendo baja parásita y peso saludable a pesar de la exposición. Estudios genómicos han identificado loci cuantitativa (QTL) en varios cromosomas que controlan esta tolerancia están en marcha para introgresar estos QTL en obtentorno

Beneficios de las tecnologías genómicas para la resistencia a las enfermedades

Las ventajas se derivan del cambio fundamental del tratamiento reactiva a la prevención genética proactiva.

• Protección permanente y heritable: A diferencia de las vacunas que requieren una administración repetida, la resistencia genética pasa de padres a descendientes. Durante generaciones, el alelo de resistencia se extiende a través de la población, proporcionando protección a largo plazo.
• Uso antimicrobiano reducido: Los animales más sanos requieren menos antibióticos, lo que aborda directamente la crisis mundial de resistencia antimicrobiana (AMR). Los Centros de Control y Prevención de Enfermedades de los Estados Unidos señalan que la AMR asociada al ganado es un importante contribuyente a las infecciones humanas.
• ]Asistencia mejorada: Los animales con resistencia genética sufren menos estrés, dolor y mortalidad de enfermedades, lo que se alinea con las crecientes demandas de consumo y regulación para mayores estándares de bienestar.
• Eficiencia económica:] Los costos veterinarios inferiores, la mortalidad reducida, las tasas de crecimiento más rápidas y el rendimiento reproductivo más alto se combinan para mejorar la rentabilidad agrícola. Un metaanálisis 2020 estimó que la selección genómica para la resistencia a las enfermedades puede aumentar los ingresos netos de la granja en un 5–15% en las operaciones de lácteo y cerdo.
• Sostenibilidad ambiental: El consumo de ganado saludable alimenta de manera más eficiente y produce menos residuos por unidad de producción. La reducción de la mortalidad causada por enfermedades también reduce la huella de carbono por kilogramo de carne o leche producida.

Desafíos, riesgos y consideraciones éticas

A pesar de la promesa, se deben navegar obstáculos significativos antes de que se implementen herramientas genómicas a gran escala.

Limitaciones técnicas

Los efectos de la off-target siguen siendo una preocupación, especialmente con la edición de genes. Mientras que CRISPR-Cas9 es muy específico, las ediciones no deseadas pueden ocurrir en secuencias similares en otros lugares del genoma. En el ganado, estos cambios fuera de la meta no son heribles si se producen en células somáticas, pero en la edición de germen pueden propagar la resistencia total.

Hurdles regulatorios

Los animales con un sistema genético enfrentan un parche de regulaciones en todo el mundo. La Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) trata alteraciones genómicas intencionales (IGA) como medicamentos veterinarios, que requieren una revisión y aprobación extensas. En contraste, algunos países de América del Sur y Asia tienen marcos más permisivos.La Ley de Tecnología Genética post-Brexit del Reino Unido (Reducción de precisión) desalentización) desalentiza la misma

Percepción pública y debates éticos

La aceptación de los productos animales modificados genéticamente o editados es desigual. Muchas personas son cuidadosas de “continuar con la naturaleza”, ver la edición de genes como similar a los transgénicos. La comunicación clara sobre las diferencias —especialmente que la edición de genes a menudo crea mutaciones que podrían surgir espontáneamente— es necesaria. Las preocupaciones éticas también se centran en el bienestar animal.

Acceso y Equidad

Las tecnologías genómicas son costosas y requieren infraestructura especializada. Los pequeños agricultores que guardan la mayor parte del ganado mundial no pueden beneficiarse a menos que las tecnologías se agrupen con servicios de genotipado subvencionados y capacitación de extensión. De lo contrario, los avances genómicos podrían ampliar la brecha de productividad entre los sistemas industriales y de subsistencia, exacerbando la desigualdad rural.

Perspectivas del futuro: ¿Dónde está el campo encabezado?

El ritmo de innovación en la genómica ganadera se está acelerando, con varias tendencias emergentes que probablemente darán forma a la próxima década.

Integración de la transcripción y la epigenomía

Las modificaciones epigenéticas (por ejemplo, la metilación del ADN) y los niveles de expresión del ARN también influyen en la susceptibilidad de las enfermedades. Las tecnologías como el SNA ATAC-seq y la secuenciación de RNA de células individuales se aplican a las células inmunes de los animales desafiados, revelando respuestas dinámicas que no pueden ser predichas únicamente con el ADN.

Conduzca el Gene a la resistencia a la población

Los impulsos genéticos son sistemas genéticos que sesgo la herencia, obligando a un alelo deseado a extenderse a través de una población, incluso si confería un costo de fitness. En teoría, un impulso genético podría difundir un alelo resistente al PRRS a través de una población de cerdos salvajes o un alelogan de tripotolerancia a través de un modelo de ganado feral en África.

Criación de precisión con carga regulatoria reducida

Los avances en la edición de base y la edición de primera categoría permiten cambios de una sola letra en el genoma sin crear pausas de doble tira, reduciendo aún más el riesgo de despreocupación. A medida que estas herramientas maduran, pueden ser considerados equivalentes a mutaciones naturales por los reguladores.La primera ola de ganado comercial con genética, cerdos de crecimiento rápido (Japón) y ganado sin cuerno (US) ya están en el mercado, pavimentando el camino de resistencia al ganado[LT]

Compartir datos y colaborar internacionalmente

El mayor cuello de botella al progreso genómico es el tamaño de la muestra. Proyectos como el Consorcio de 1000 Genomes Bull y la Base de Datos de Selección Genómica de cerdos agregados datos genótípicos y fenotípicos de miles de animales en países. Al reunir recursos, los investigadores pueden alcanzar el poder estadístico necesario para detectar variantes raras que confieren resistencia. Iniciativas de datos abiertas y asociaciones globales, como los productores de la FAO, Geética Intergubernamental, no serán críticos

Conclusión

Las tecnologías genómicas ya han comenzado a remodelar la gestión de enfermedades ganaderas, moviéndola de un modelo reactivo y terapéutico a un sector proactivo y genético. La selección asistida por Marker prácticamente ha eliminado el raspado en muchas poblaciones de ovejas; la selección genómica está reduciendo constantemente la mastitis en ganado lácteo; y la edición de CRISPR tiene el potencial de hacer que los cerdos sean totalmente resistentes a una de sus enfermedades más costosas.