RESUMO
The mitochondrial respiratory chain in vertebrates and arthropods is different from that of most other eukaryotes because they lack alternative enzymes that provide electron transfer pathways additional to the oxidative phosphorylation (OXPHOS) system. However, the use of diverse experimental models, such as human cells in culture, Drosophila melanogaster and the mouse, has demonstrated that the transgenic expression of these alternative enzymes can impact positively many phenotypes associated with human mitochondrial and other cellular dysfunction, including those typically presented in complex IV deficiencies, Parkinson's, and Alzheimer's. In addition, these enzymes have recently provided extremely valuable data on how, when, and where reactive oxygen species, considered by many as "by-products" of OXPHOS, can contribute to animal longevity. It has also been shown that the expression of the alternative enzymes is thermogenic in cultured cells, causes reproductive defects in flies, and enhances the deleterious phenotype of some mitochondrial disease models. Therefore, all the reported beneficial effects must be considered with caution, as these enzymes have been proposed to be deployed in putative gene therapies to treat human diseases. Here, we present a brief review of the scientific data accumulated over the past decade that show the benefits and the risks of introducing alternative branches of the electron transport into mammalian and insect mitochondria, and we provide a perspective on the future of this research field.
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Animais Geneticamente Modificados/metabolismo , Complexo de Proteínas da Cadeia de Transporte de Elétrons/metabolismo , Mitocôndrias/metabolismo , Translocador 1 do Nucleotídeo Adenina/genética , Translocador 1 do Nucleotídeo Adenina/metabolismo , Animais , Animais Geneticamente Modificados/crescimento & desenvolvimento , Complexo de Proteínas da Cadeia de Transporte de Elétrons/genética , Humanos , NADH Desidrogenase/genética , NADH Desidrogenase/metabolismo , Fosforilação Oxidativa , Espécies Reativas de Oxigênio/metabolismoRESUMO
The OX513A strain of Aedes aegypti, which was developed by the British company Oxitec, expresses a self-limiting transgene that prevents larvae from developing to adulthood. In April 2014, the Brazilian National Technical Commission on Biosafety completed a risk assessment of OX513A and concluded that the strain did not present new biological risks to humans or the environment and could be released in Brazil. At that point, Brazil became the first country to approve the unconstrained release of a genetically modified mosquito. During the assessment, the commission produced a comprehensive list of - and systematically analysed - the perceived hazards. Such hazards included the potential survival to adulthood of immature stages carrying the transgene - should the transgene fail to be expressed or be turned off by exposure to sufficient environmental tetracycline. Other perceived hazards included the potential allergenicity and/or toxicity of the proteins expressed by the gene, the potential for gene flow or increased transmission of human pathogens and the occupation of vacant breeding sites by other vector species. The Zika epidemic both elevated the perceived importance of Ae. aegypti as a vector - among policy-makers and regulators as well as the general public - and increased concerns over the release of males of the OX513A strain. We have therefore reassessed the potential hazards. We found that release of the transgenic mosquitoes would still be both safe and of great potential value in the control of diseases spread by Ae. aegypti, such as chikungunya, dengue and Zika.
La souche OX513A d'Aedes aegypti, qui a été créée par la société britannique Oxitec, exprime un transgène autolimitant qui empêche les larves de se développer et de devenir adultes. En avril 2014, la Commission technique nationale de biosécurité du Brésil a procédé à une évaluation des risques liés à la souche OX513A et conclu qu'elle ne présentait pas de nouveaux risques biologiques pour les êtres humains ou l'environnement et pouvait être lâchée au Brésil. Le Brésil est donc devenu le premier pays à approuver le lâcher non contraint d'un moustique génétiquement modifié. Au cours de l'évaluation, la commission a établi une liste exhaustive des risques perçus, qu'elle a par ailleurs systématiquement analysés. Ces risques incluaient la survie potentielle à l'âge adulte des larves immatures porteuses du transgène si le transgène ne s'exprime pas ou est désactivé par une exposition à la tétracycline suffisante dans l'environnement. Les autres risques perçus incluaient les potentielles propriétés allergisantes et/ou la toxicité des protéines exprimées par le gène, l'éventualité d'un flux de gènes ou d'une transmission accrue d'agents pathogènes pour l'homme et l'occupation de sites de reproduction vacants par d'autres espèces vectrices. L'épidémie d'infections à virus Zika a accentué l'importance accordée par les responsables politiques, les organismes de réglementation ainsi que le grand public à Ae. aegypti en tant que moustique vecteur, et a accru l'inquiétude relative au lâcher de mâles de la souche OX513A. Nous avons donc réévalué les risques potentiels. Nous estimons que le lâcher de moustiques transgéniques serait à la fois sans danger et extrêmement utile pour lutter contre les maladies transmises par Ae. aegypti, telles que le chikungunya, la dengue et le virus Zika.
La cepa OX513A de Aedes aegypti, que desarrolló la empresa británica Oxitec, expresa un transgén autolimitado que impide que las larvas se desarrollen hasta la edad adulta. En abril de 2014, la Comisión Nacional Técnica de Bioseguridad de Brasil realizó una evaluación de riesgos de OX513A y concluyó que la cepa no presentaba nuevos riesgos biológicos para los humanos o el medioambiente y que podría liberarse en Brasil. En ese momento, Brasil se convirtió en el primer país en aprobar la liberación ilimitada de un mosquito modificado genéticamente. A lo largo de la evaluación, la comisión redactó una lista completa, y analizada sistemáticamente, de las posibles contingencias. Entre dichos peligros se encontraba la posible supervivencia hasta la edad adulta de etapas inmaduras que portan el transgén, en caso de que éste no consiga expresarse o se inutilice debido a la exposición a la suficiente tetraciclina medioambiental. Otras posibles contingencias eran la alergia y/o toxicidad de las proteínas expresadas por el gen, la posibilidad de un flujo genético o el aumento de la transmisión de patógenos humanos y la ocupación de lugares de cría desocupados por parte de otras especies vectores. La epidemia por el virus de Zika aumentó la importancia de Ae. aegypti como vector, entre los responsables y reguladores políticos, así como entre el público general, y aumentó las preocupaciones acerca de la liberación de machos de la cepa OX513A. Por lo tanto, se han vuelto a evaluar los posibles riesgos. Se ha descubierto que la liberación de mosquitos transgénicos sería segura y tendría un gran valor potencial en el control de la propagación de enfermedades por Ae. aegypti, como la fiebre chikungunya, el dengue y la enfermedad por el virus de Zika.
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Aedes/genética , Animais Geneticamente Modificados/crescimento & desenvolvimento , Conhecimentos, Atitudes e Prática em Saúde , Controle de Pragas/métodos , Transgenes , Animais , Brasil , Contenção de Riscos Biológicos , Medição de RiscoRESUMO
Cloning by somatic cell nuclear transfer (SCNT) is characterized by low efficiency and the occurrence of developmental abnormalities, which are rather poorly studied phenomena in goats. This study aimed at comparing overall SCNT efficiency in goats by using in vitro-matured (IVM) or in vivo-matured oocytes and fibroblast donor cells (mock transfected, transgenic, or wild type), also characterizing symptoms of the Abnormal Offspring Syndrome (AOS) in development, comparing results with pregnancies produced by artificial insemination (AI) and in vivo-derived (IVD) embryos. The SCNT group had lower pregnancy rate (18.3%, 11/60), total number of concepti (20.0%, 12/60), term births (3.3%, 2/60), and live births (1.7%, 1/60) than both the IVD (77.8%, 7/9; 155.5%, 14/9; 122.2%, 11/9; 88.8%, 8/9) and the AI (71.4%, 10/14; 121.4%, 17/14; 100%, 14/14; 78.5%, 11/14) groups, respectively (p < 0.05). No SCNT pregnancies reached term using IVM oocytes, but in vivo-matured oocytes resulted in two term transgenic cloned kids. The proportion fetal membrane (FM) weight/birth weight reflected an increase in FM size and cotyledonary enlargement in clones, for disproportionally bigger newborns in relation to cotyledonary numbers. Overall, goat cloning showed losses and abnormality patterns similar to the AOS in cloned cattle and sheep, which have not been previously well recognized in goats.
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Animais Geneticamente Modificados/crescimento & desenvolvimento , Transferência Embrionária/veterinária , Desenvolvimento Embrionário , Fibroblastos/citologia , Técnicas de Transferência Nuclear/veterinária , Oócitos/citologia , Animais , Animais Geneticamente Modificados/genética , Animais Recém-Nascidos , Feminino , Fibroblastos/metabolismo , Cabras , Oócitos/metabolismo , Gravidez , Taxa de Gravidez , Nascimento a TermoRESUMO
The sterile insect technique (SIT) involves the mass release of sterile males to suppress insect pest populations. SIT has been improved for larval pests by the development of strains for female-specific tetracycline-suppressible (Tet-off) embryonic lethal systems for male-only populations. Here we describe the extension of this approach to the Mexican fruit fly, Anastrepha ludens, using a Tet-off driver construct with the Tet-transactivator (tTA) under embryo-specific Anastrepha suspensa serendipity α (As-sry-α) promoter regulation. In the absence of tetracycline, tTA acts upon a Tet-response element linked to the pro-apoptotic cell death gene lethal effector, head involuation defective (hid), from A. ludens (Alhid(Ala2) ) that contains a sex-specific intron splicing cassette, resulting in female-specific expression of the lethal effector. Parental adults double-homozygous for the driver/effector vectors were expected to yield male-only progeny when reared on Tet-free diet, but a complete lack of oviposited eggs resulted for each of the three strains tested. Ovary dissection revealed nonvitellogenic oocytes in all strains that was reversible by feeding females tetracycline for 5 days after eclosion, resulting in male-only adults in one strain. Presumably the sry-α promoter exhibits prezygotic maternal expression as well as zygotic embryonic expression in A. ludens, resulting in a Tet-off sterility effect in addition to female-specific lethality.
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Controle Biológico de Vetores , Tephritidae/efeitos dos fármacos , Tetraciclinas/farmacologia , Animais , Animais Geneticamente Modificados/genética , Animais Geneticamente Modificados/crescimento & desenvolvimento , Animais Geneticamente Modificados/fisiologia , Antibacterianos/farmacologia , Feminino , Genes Letais , Larva/efeitos dos fármacos , Larva/genética , Larva/crescimento & desenvolvimento , Larva/fisiologia , Reprodução/efeitos dos fármacos , Tephritidae/genética , Tephritidae/crescimento & desenvolvimento , Tephritidae/fisiologiaRESUMO
Summary This study was designed to evaluate the quality and viability of bovine embryos produced by in vitro fertilization (IVF), after intracytoplasmic injection of pCX-EGFP-liposome complexes or pBCKIP2.8-liposome complexes (plasmids that codify the human insulin gene). Cleavage, blastocysts and expanded blastocysts rates of these both groups were not different from that of controls (IVF or IVF embryos injected with liposomes alone; IVF-L). The percentage of EGFP-positive (EGFP+) blastocysts was 41.8%. In Experiment 2, the blastocysts obtained after injection of pCX-EGFP-liposome complexes that did or did not express the transgene, were analyzed by TUNEL (terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick-end labelling) assay at days 6, 7 and 8 of culture in vitro(Bd6, Bd7 and Bd8), in order to evaluate DNA fragmentation. The EGFP+ blastocysts showed different proportions of TUNEL-positive cells (T+) at Bd6, Bd7 and Bd8 (91, 73.7 and 99.5%, respectively) while blastocysts without EGFP expression (EGFP-) showed statistically lower numbers of fragmented nuclei (0, 44.6 and 85%, respectively; P < 0.05). There was no evidence of DNA fragmentation in either Bd6 or Bd7 IVF and IVF-L control blastocysts, but T+ nuclei were detected at Bd8 in both groups (66.4 and 85.8% respectively). Finally, IVF blastocysts (n = 21) injected with insulin-liposome complexes, cultured for 6, 7 and 8 days, were transferred to recipient cows. Pregnancy rates of 18.2% (2/11) and 40% (2/5) resulted from the transfer of Bd6 and Bd7 cells, respectively. Two pregnancies developed to term but they were not transgenic for the insulin gene. In conclusion, EGFP expression affects DNA integrity but not embryo development. Moreover, additional transfers are required in order to overcome the drawbacks generated by in vitro culture length and transgene expression.
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Fragmentação do DNA , DNA/administração & dosagem , Embrião de Mamíferos/citologia , Fertilização in vitro/veterinária , Proteínas de Fluorescência Verde/metabolismo , Lipossomos , Injeções de Esperma Intracitoplásmicas , Zigoto/citologia , Animais , Animais Geneticamente Modificados/crescimento & desenvolvimento , Blastocisto/citologia , Blastocisto/metabolismo , Bovinos , Células Cultivadas , DNA/genética , Embrião de Mamíferos/metabolismo , Feminino , Regulação da Expressão Gênica no Desenvolvimento , Humanos , Masculino , Gravidez , Espermatozoides/citologia , Espermatozoides/metabolismo , Zigoto/fisiologiaRESUMO
A manipulação genética de insetos é uma alternativa às formas usuais de interferência, como por exemplo, o uso de inseticidas. Utilizando esta ferramenta podemos inserir, em insetos, genes que possuem a capacidade de bloquear parasitas. Estudos mostraram que a proteína fosfolipase A2 (PLA2) de venenos animais inibia a formação de ocistos de espécies de Plasmodium, se tornando uma ótima candidata para expressão em mosquitos transgênicos a fim de reduzir a transmissão do parasita. Contudo, ao expressar a PLA2 em mosquitos, observou-se que o desempenho biológico dos insetos foi prejudicado. A fim de contornar esse problema foram realizadas mutações no sítio ativo da enzima inativando-a, sem alterar sua capacidade de bloqueio de desenvolvimento de parasitas. Essa molécula de bloqueio (PLA2m) foi expressa em Aedes fluviatilis, vetor em laboratório do parasita causador da malária de aves. Ensaios prévios de avaliação de inibição do parasita e caracterização molecular das linhagens transgênicas (4T, 8T, 9T e 10T) não confirmaram se a PLA2m prejudicava o desempenho dos mosquitos. O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho biológico destes mosquitos. Fêmeas da linhagem 8T apresentaram longevidade significativamente maior que o controle; em machos, a longevidade das linhagens 8T, 9T e 10T foi maior que a do controle.
A fecundidade das fêmeas transgênicas foi igual à das fêmeas do grupo controle, porém a fertilidade das linhagens 4T, 8T e 10T foi menor (em porcentagem) que a do controle. A freqüência do transgene se manteve alta por várias gerações, mostrando que o mosquito transgênico se mantém persistente. Houve desvios de razão sexual nos transgênicos, quase sempre para maior proporção de machos. Não houve diferença significativa na susceptibilidade ao inseticida organofosforado Temefós entre as linhagens transgênicas e controle. Com relação à atividade das enzimas que detoxificam inseticidas, apenas a linhagem 4T apresentou atividade de acetilcolinesterase parcialmente alterada em relação ao controle. Entretanto, as outras linhagens mantiveram-se sensíveis. Para a alfa, beta e PNPA esterases, oxidases de função mista e glutationa S-transferase, todas as linhagens transgênicas mantiveram-se sensíveis. Podemos concluir que a PLA2m não interferiu nos parâmetros biológicos avaliados nos mosquitos transgênicos. Estes resultados a colocandom como uma forte candidata para ser expressa em mosquitos anofelinos vetores de parasitas da malária humana
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Aedes/crescimento & desenvolvimento , Animais Geneticamente Modificados/crescimento & desenvolvimento , Culicidae/genética , Malária Aviária/transmissão , /genéticaRESUMO
A manipulação genética de insetos é uma alternativa às formas usuais de interferência, como por exemplo, o uso de inseticidas. Utilizando esta ferramenta podemos inserir, em insetos, genes que possuem a capacidade de bloquear parasitas. Estudos mostraram que a proteína fosfolipase A2 (PLA2) de venenos animais inibia a formação de ocistos de espécies de Plasmodium, se tornando uma ótima candidata para expressão em mosquitos transgênicos a fim de reduzir a transmissão do parasita. Contudo, ao expressar a PLA2 em mosquitos, observou-se que o desempenho biológico dos insetos foi prejudicado. A fim de contornar esse problema foram realizadas mutações no sítio ativo da enzima inativando-a, sem alterar sua capacidade de bloqueio de desenvolvimento de parasitas. Essa molécula de bloqueio (PLA2m) foi expressa em Aedes fluviatilis, vetor em laboratório do parasita causador da malária de aves. Ensaios prévios de avaliação de inibição do parasita e caracterização molecular das linhagens transgênicas (4T, 8T, 9T e 10T) não confirmaram se a PLA2m prejudicava o desempenho dos mosquitos. O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho biológico destes mosquitos. Fêmeas da linhagem 8T apresentaram longevidade significativamente maior que o controle; em machos, a longevidade das linhagens 8T, 9T e 10T foi maior que a do controle.
A fecundidade das fêmeas transgênicas foi igual à das fêmeas do grupo controle, porém a fertilidade das linhagens 4T, 8T e 10T foi menor (em porcentagem) que a do controle. A freqüência do transgene se manteve alta por várias gerações, mostrando que o mosquito transgênico se mantém persistente. Houve desvios de razão sexual nos transgênicos, quase sempre para maior proporção de machos. Não houve diferença significativa na susceptibilidade ao inseticida organofosforado Temefós entre as linhagens transgênicas e controle. Com relação à atividade das enzimas que detoxificam inseticidas, apenas a linhagem 4T apresentou atividade de acetilcolinesterase parcialmente alterada em relação ao controle. Entretanto, as outras linhagens mantiveram-se sensíveis. Para a alfa, beta e PNPA esterases, oxidases de função mista e glutationa S-transferase, todas as linhagens transgênicas mantiveram-se sensíveis. Podemos concluir que a PLA2m não interferiu nos parâmetros biológicos avaliados nos mosquitos transgênicos. Estes resultados a colocandom como uma forte candidata para ser expressa em mosquitos anofelinos vetores de parasitas da malária humana
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Aedes/crescimento & desenvolvimento , Animais Geneticamente Modificados/crescimento & desenvolvimento , Culicidae/genética , Malária Aviária , /genéticaRESUMO
In fish, microinjection is the method most frequently used for gene transfer. However, due to delayed transgene integration this technique almost invariably produces mosaic individuals and if the gene is not integrated into germ cells its transmission to descendants is difficult or impossible. We evaluated the degree of in vivo mosaicism using a strategy where a reporter transgene is co-injected with a transgene of interest so that potential germline founders can be easily identified. Transgenic zebrafish (Danio rerio) were produced using two transgenes, both comprised of the carp beta-actin promoter driving the expression of either the green fluorescent protein (GFP) reporter gene or the growth hormone cDNA from the marine silverside fish Odonthestes argentinensis. The methodology applied allowed a rapid identification of G0 transgenic fish and also detected which fish were transmitting transgenes to the next generation. This strategy also allowed inferences to be made about genomic transgene integration events in the six lineages produced and allowed the identification of one lineage transmitting both transgenes linked on the same chromosome. These results represent a significant advance in the reduction of the effort invested in producing a stable genetically modified fish lineage.