La producción sexual de organismos genéticamente idénticos se conoce como clonación e implica la división de un solo embrión, ya sea que los genes nucleares y el pequeño número de genes mitocondriales sean «idénticos», o puede implicar la transferencia nuclear, en cuyo caso sólo los genes nucleares serían «idénticos». Tras muchos años de lucha, en 1995 los científicos clonaron dos corderos, «Megan y Morag», en el «Roslin Institute» de Escocia, a partir de células de un embrión temprano1 , aunque los anfibios ya fueron clonados con éxito en la década de 1950. Después se informó de que habían nacido varios corderos por clonación. En febrero de 1997, tras 277 intentos, se clonó un cordero llamado «Dolly», cuya vida fue bastante más larga que la de otros corderos clonados.2 La clonación de Dolly anunció el inicio de un nuevo período en la agricultura con la posibilidad de proteger y multiplicar rápidamente genotipos seleccionados.3 Hasta ahora se han clonado muchos animales por transferencia nuclear en mamíferos como las ovejas, las cabras, los bovinos, los conejos y los ratones.4 La clonación tiene muchas aplicaciones y facilita la propagación rápida de poblaciones animales deseables, la propagación de ganado transgénico, las alteraciones genéticas específicas en animales domésticos y la conservación de especies en peligro de extinción.1 Sin embargo, algunas cuestiones aún no se han resuelto, como las cuestiones éticas y morales, y las bajas tasas de éxito de la transferencia nuclear de células somáticas debido a errores epigenéticos como resultado de una programación nuclear imprecisa,5 todos los factores han restringido la satisfacción y la aplicabilidad de la clonación en la agricultura.
La limitación de la clonación se debe a la compleja interacción de muchas razones, como el bienestar animal y la falta de confianza en la salud a largo plazo del animal clonado.6 Durante el uso de la técnica de clonación, la mayoría de los embriones aparentemente de buena calidad no prosperan durante la gestación o después del nacimiento.7 El fallo en la reprogramación del núcleo donado es la principal causa de fracaso debido a su importancia en el patrón correcto de expresión génica que se producirá durante la posterior embriogénesis.8 Esta reprogramación debe producirse en un plazo corto, en un contexto celular diferente en comparación con el desarrollo normal, y es propensa a errores. Cada vez hay más datos que documentan desviaciones en la reprogramación epigenética.9
La tasa de fracaso de la clonación es muy alta,10 muchos embriones clonados pueden desarrollarse hasta la fase de preimplantación, pero la gran mayoría no dará lugar a un embarazo viable.11 A pesar del uso de hembras sanas y fértiles como receptoras, se informó de que el 50% de las pérdidas se produjeron durante el primer trimestre y cerca del 80% de los abortos se produjeron en el segundo trimestre, en su mayoría debido a anomalías de la placenta.12 Según los estudios realizados en vacas y ovejas, el período más dramático de pérdida fetal es el momento de la fijación de la placenta.4 Después de completar la gestación, los animales clonados se enfrentan a mayores dificultades para adaptarse a la vida extrauterina,13 tienen un aspecto normal pero son genéticamente diferentes y esas diferencias se deben a anomalías epigenéticas adquiridas durante la reprogramación nuclear.10 En los animales clonados se encuentran muchas anomalías gestacionales y neonatales,12 que pueden deberse a una expresión irregular y probablemente a una reprogramación incompleta de los genes impresos.14 Según otros informes, la diferencia se debe a anomalías en la longitud de los telómeros, en la expresión de los genes o en los patrones de metilación.4
Otro problema que se encuentra en los animales clonados son las anomalías de la placenta. Según muchos científicos, la muerte temprana del embrión se debe al mal desarrollo de la placenta. En los animales clonados se ha observado un desarrollo anormal de la membrana aloidea y un desarrollo reducido de los vasos sanguíneos de la placenta, el número de placentomas es menor en los animales clonados15 y parece que la capacidad de intercambio gaseoso de la placenta se reduce significativamente, ya que se ha observado que los fetos clonados al final de la gestación son hipóxicos16.
La viabilidad postnatal de las crías clonadas es menor en los animales clonados, pero depende del animal.17 En el postnatal, la mayoría de los terneros mostraron problemas respiratorios18 , cardiovasculares, esqueléticos y del sistema nervioso central.7 El potencial de los errores epigenéticos afecta a la composición de los animales clonados, por lo que la seguridad de los productos alimentarios derivados ha supuesto un gran obstáculo a la hora de obtener la aprobación reglamentaria para su entrada en la cadena alimentaria.
Anomalías epigenéticas
La epigenética es «el estudio de los cambios hereditarios mitóticos y/o meióticos en la función de los genes que no pueden ser explicados por los cambios en la secuencia del ADN.19 Según la teoría, el clon y el animal donante deberían tener el mismo genoma, pero no es probable que los mamíferos clonados muestren ocasionalmente anomalías en el desarrollo debido a errores epigenéticos.20 En ocasiones, el crecimiento excesivo de la placenta y el feto, denominado «síndrome de la cría grande «15 , así como otras anomalías, como problemas respiratorios, anomalías cardiovasculares importantes y agrandamiento de los órganos, se observan con frecuencia en los rumiantes clonados21 , por lo que la aplicabilidad de la clonación en la agricultura es muy limitada.22
El resultado práctico es que hay muchos animales clonados que se comportan y parecen normales, mientras que investigaciones más detalladas han revelado que incluso algunos de estos animales aparentemente normales son sutilmente diferentes de la población producida de forma natural.23 En la clonación, cuando la célula somática se transfiere del donante al receptor, el núcleo de la célula somática debe reprogramarse rápidamente para asumir su nueva vida de célula embrionaria.24 En cualquier caso, si la célula es incapaz de reprogramarse o si la reprogramación es completa, se produce un desarrollo abortivo y posiblemente anormalidades no letales en los clones supervivientes.4 Algunos genes se expresan correctamente en los embriones clonados, como las enzimas metabólicas importantes, pero la expresión de algunos otros genes es en su mayoría anormal y afecta a la vida futura del clon. En estas condiciones, la mayoría de los clones parecen haber tenido un embarazo y un periodo neonatal normales, y las perspectivas de una vida normal parecen buenas, pero el desarrollo de la placenta y el entorno intrauterino de muchos clones no son óptimos y esto puede afectar a su salud en el futuro.25
La metilación del ADN desempeña un papel importante en la expresión de los genes que controlan el desarrollo de los animales.5 Se ha informado de que los errores epigenéticos afectan principalmente a los patrones de metilación del ADN y a la organización de la cromatina en los embriones clonados.19 Frecuentemente, el patrón de metilación del ADN de la célula donante se mantiene durante el desarrollo de la preimplantación14 , lo que conduce a la reprogramación del efecto y provoca una placentación anormal.26 La placenta secundaria es una razón importante para la baja tasa de natalidad.24
Anomalías de la placenta
La placenta es el principal órgano de contacto materno-fetal, juega un papel vital en el mantenimiento del embarazo, y mantiene al feto satisfaciendo la partición positiva de nutrientes y las funciones endocrinas críticas. La supervivencia y el desarrollo del feto durante el embarazo dependen del adecuado desarrollo morfológico y funcional de la placenta. La clonación se asocia siempre a anomalías de la placenta y los indicios de fallo de la placenta en los embarazos por transferencia nuclear incluyen anomalías como el síndrome de la cría grande, alteración de las proteínas de la placenta y de la membrana fetal, aumento del peso de la placenta y aumento del tamaño del placentoma y edema en el ganado.27 La hidroalantois ha sido clasificada por Farin como una condición de síndrome de crías anormales de tipo II en Esta condición placentaria patológica aumenta el fluido fetal y crea dificultades en la localización del feto dentro del cuerno uterino.27
En las gestaciones tempranas de animales clonados la tasa de mortalidad fetal se aproxima al 80%26 que se debe principalmente al mal funcionamiento y al subdesarrollo de la placenta.15 Normalmente, en el ganado vacuno, el 50-70% de las gestaciones en el día 50 se pierden durante el resto de la gestación y hasta el término debido a la falta de vascularización de la placenta y de sitios de fijación que son importantes para el intercambio de nutrientes y evitan que el feto esté en condiciones de hipoxia.7 En el tercer trimestre de las vacas preñadas con fetos clonados, también se han notificado algunas anomalías de la placenta, como edema e hidroalantois con una probabilidad cercana al 45%.28 La condición de hidroalantois se observa con mayor frecuencia entre los días 150 y 180 de los embarazos clonados.28 Según las investigaciones, la disfunción y el agrandamiento de la placenta pueden deberse a las proteínas de la placenta, que mostraron una sobreexpresión de TIMP-229, pero según otros puede deberse a la alteración de la expresión genética en el trofoblasto de las placentas clonadas.30
Dificultades en el parto
En la actualidad, la clonación generalmente tiene una baja efficiencia, ya que de bastantes factores, como la reprogramación del núcleo, la diferenciación de las células donantes, y la situación del ovocito.31 El período de reprogramación es la etapa clave para optimizar la clonación.32 En ese momento, si la reprogramación no se lleva a cabo correctamente, se producen anomalías epigenéticas y aumenta la tasa de mortalidad, y los terneros clonados somáticos son aparentemente más pesados que los clones embrionarios33 , lo que también es un ejemplo de anomalías epigenéticas que aumentan las complicaciones del nacimiento13. El feto de gran tamaño incluye todas las anomalías neonatales debidas a un error epigenético denominado «síndrome del ternero grande».34 Es habitual que la duración de la gestación en los embarazos de transferencia nuclear sea muy prolongada, lo que se debe a un fallo de la placenta para el cortisol fetal cerca del término o a una falta de liberación de ACTH por parte del feto.26 El desequilibrio hormonal y el gran tamaño del feto son el paso hacia la distocia, además de los problemas relacionados con el posparto también pueden tener graves efectos negativos en la salud de la madre, así como su futura producción y rendimiento reproductivo en el rebaño.7
La viabilidad pre y postnatal
Se considera que el embrión es de buena calidad si el número de células es bastante bueno porque es un criterio importante que verifica la viabilidad del embrión después de la transferencia a una madre subrogada por lo que el bajo número de células en el embrión clonado estará relacionado con un bajo porcentaje de supervivencia después de la transferencia del embrión en varias especies.35 Los embriones bovinos clonados con un mayor porcentaje de blastómeros apoptóticos mostraron una menor tasa de preñez después de 90 días de la transferencia de embriones y posteriormente una menor tasa de partos.36
La viabilidad postnatal es notablemente inferior para muchos clonados.37 La proporción de terneros clonados nacidos que son supervivientes a largo plazo oscila entre el 47% y el 80%.38 Al nacer, los terneros y corderos clonados suelen mostrar signos de un entorno uterino estresante; la capacidad de reserva de la placenta es muy probablemente limitada debido a un desarrollo inadecuado.7 Es evidente que la viabilidad fetal de los animales clonados varía según los experimentos y las especies, ya que los ratones y las cabras clonados presentan una mejor viabilidad postnatal que puede deberse a la técnica, a la cepa animal o al tipo de placenta.26 También se ha informado de otros casos en los que el cordón umbilical de los terneros clonados se ha secado, lo que puede ser una vía potencial de muerte en el postnatal.39 En los terneros clonados, las venas y arterias umbilicales dilatadas son también una causa importante de muerte en el postnatal debido a la sepsis en las estructuras umbilicales.39
Según las nuevas investigaciones los problemas vasculares son también una causa de muerte postnatal como la hipertensión pulmonar, las lesiones, el edema y los derrames pleurales, además de la congestión capilar de los septos alveolares y la trombosis pulmonar que causan alteraciones hemodinámicas. Estas alteraciones probablemente inhibieron la expansión alveolar completa y explicaron la insuficiencia pulmonar que contribuyó a la baja tasa de supervivencia postnatal de los terneros clonados.40 Estos problemas de desarrollo vascular resultaron ser las alteraciones primarias o clave debido a las modificaciones epigenéticas causadas por la clonación.
Aunque estas aberraciones epigenéticas particulares pueden ser menores y no suponen un problema de bienestar para el animal, pueden limitar algunas aplicaciones prácticas de la tecnología porque disminuyen la uniformidad potencial del ganado clonado.41 Un fenotipo de clon bien conocido en las especies diagonales es la confirmación de sistemas inmunitarios comprometidos, con aplasia tímica en el ganado clonado y una menor producción de anticuerpos en los ratones clonados.26 Los sistemas inmunitarios comprometidos pueden aumentar su propensión a las infecciones y enfermedades.9
En el postparto de Muestras de sangre recogidas de los corderos clonados después del nacimiento revelaron una amplia gama de anormalidades indicativas de disfunción renal y hepática.32 Las pérdidas posteriores a lo largo del período postnatal se deben principalmente a anormalidades de los sistemas cardiovascular, esquelético y nervioso central, infecciones umbilicales y pulmonares, junto con trastornos digestivos y renales.7 Las pérdidas postnatales en las ovejas son mayores que en los bovinos.26
Fenotipos de los clones adultos
Si los patrones de expresión de los genes son anormales en el momento de la preimplantación y en las etapas tempranas de la implantación, entonces la morfología del clon también será anormal.42 En la mayoría de los casos el clon parece normal y tiene una fisiología normal, pero aún así hay muchos informes que muestran las anormalidades asociadas con el fenotipo,41 como el «síndrome de las crías grandes».9 Esto se debe a un error en la expresión de los genes del crecimiento y desarrollo fetal.43 La incidencia de estas anomalías puede variar según la especie, el genotipo, el sexo, el tipo de célula o aspectos específicos del protocolo de transferencia nuclear.4
Alta tasa de fracaso
Una barrera para el uso práctico de las técnicas que implican la transferencia nuclear de células somáticas es la baja posibilidad de que los embriones clonados; sólo un pequeño porcentaje de ovocitos reconstruidos son siempre capaces de desarrollarse.43 Hasta ahora la tasa de éxito en la clonación de especies intraespecíficas es del 1%44 a pesar de utilizar receptores sanos y sincronizados, además de la buena calidad del embrión utilizado. En la mayoría de las especies de mamíferos, la evaluación de la morfología del embrión sigue siendo el método de selección de la variedad de embriones practicables antes de la transferencia. Es la forma más realista y clínicamente útil de evaluar la viabilidad del embrión.14 Sin embargo, la mayoría de los casos de pérdida significativa del embarazo se registran en etapas tempranas del desarrollo, aproximadamente entre los 30 y 90 días de gestación45 , debido al fallo de la membrana placentaria y a la reducción del desarrollo de los vasos de la placenta39 , y se ha informado de que las tasas de embarazo en el primer trimestre son inferiores a la mitad de lo que se espera normalmente, la pérdida embrionaria es muy alta y cerca del 80% de los abortos se producen en el segundo trimestre, además de las altas probabilidades de desarrollar anomalías placentarias y mortales que son normales7. La causa principal de las pérdidas en el tercer trimestre son la hidroalantois y la hidropesía fetal, generalmente atribuidas a una placentación inadecuada.16 También está presente en la literatura que la pérdida del feto clonado también se debe a la condición de hipoxia porque en el animal clonado el número de placentomas es menor, lo que puede intercambiar menos nutrientes de la madre al feto y hacer una condición desfavorable para el desarrollo del feto.15
La alta tasa de pérdida de la preñez y la muerte neonatal de los terneros clonados se debe a la reprogramación nuclear incompleta; varios autores han confirmado de manera persuasiva que la célula somática donante es reprogramada de tal manera que el patrón de expresión en la etapa de blastocisto es significativamente diferente de la de la célula somática antes de la transferencia nuclear.46 Según Arnold et al.,47 la expresión de genes críticos para el desarrollo normal de la placenta está malformada en los embriones bovinos clonados, y es probable que esto cause una diferenciación anormal de los trofoblastos y se sume a la pérdida del embarazo. Incluso las crías en curso tienen placentas grandes y un mayor peso al nacer, lo que se conoce como el síndrome de las crías grandes14 y algunas con una apariencia aparentemente sana sufren una disfunción inmunológica, lo que conduce a un aumento de la mortalidad.24
Según un informe de Marfil et al.48 en los terneros clonados el sufrimiento respiratorio fue del 19% y en esa condición los terneros murieron sin ningún otro signo de anormalidad. Un cordón umbilical agrandado 37%, hiper/hipotermia 17% y recumbencia deprimida/prolongada 20% son las causas más comunes de muerte entre 24 y 60 días después del nacimiento. Los problemas que pueden disminuir la supervivencia de estos terneros en el momento del nacimiento o en torno a él incluyen el aumento de la duración de la gestación, la distocia grave, el desarrollo y la función insuficientes de la placenta y los fallos en las vías metabólicas necesarias para la vida extrauterina y algunos problemas congénitos como la hipoplasia cerebelosa, la dificultad respiratoria y el agrandamiento del corazón.4
Puede ser normal que los clones tengan una sensibilidad diferente al estrés en comparación con los animales conservadores debido a que son más propensos a los patógenos, lo que también puede aumentar la tasa de mortalidad de los clones.23 Para superar la baja eficiencia de la clonación, se han probado varios métodos diferentes, como el uso de diferentes tipos de líneas celulares donantes, una variedad de sistemas de cultivo, diferentes métodos de fusión y productos químicos.35 Algunos de estos esfuerzos de investigación han llevado a una pequeña mejora en la calidad de los embriones clonados, que está estrechamente relacionada con el desarrollo del embrión y la productividad de la descendencia.
Etética
La clonación de animales es la clave del desarrollo en el campo de la agricultura y la medicina, pero sólo es aceptable cuando los objetivos y los métodos están justificados éticamente y cuando se lleva a cabo en condiciones éticas. Los científicos están investigando a fondo la clonación de animales, pero ahora se plantean muchas cuestiones éticas. La notable ineficacia de la clonación plantea serias amenazas para el bienestar de los animales.49 A menudo, menos del uno por ciento de los intentos de clonación dan lugar a un nacimiento con éxito, y de los que nacen, sólo un porcentaje relativamente pequeño está lo suficientemente sano como para vivir más de unos días o semanas.35 Según una encuesta, el 64% de los estadounidenses están en contra de la clonación y creen que va en contra del bienestar de los animales, por lo que es moralmente incorrecta.50
El resultado ético más grave de la clonación es el dolor que sufren los animales durante ese proceso, además de que la clonación también afecta a otras poblaciones de animales. Debido a ello, los seres humanos también pueden verse gravemente afectados por la clonación de animales al comprometer la seguridad del ganado utilizado en la producción de alimentos.51 La clonación afecta gravemente tanto a la donante como a la receptora, ya que en la clonación primero se realiza una cirugía para extraer el óvulo de la donante y luego otra cirugía de la receptora para implantar el óvulo con menos posibilidades de conseguir un objetivo, además de que si el animal completa con éxito su duración de la gestación, debido a alguna razón desconocida, el peso de la cría es elevado17 , por lo que en la mayoría de los casos se necesita una cesárea, debido a la cual el animal vuelve a sufrir dolor.
También se han reportado otros problemas en los que los animales sufren de dolor y que van en contra del bienestar animal como la hidroalantois, la condición típicamente fatal en la que el animal preñado se hincha con líquido hasta el punto de parecer que está a punto de estallar.48 Está claro que los embriones producidos por transferencia nuclear pueden dar lugar en algunos casos a un desarrollo fetal inestable, y a un aumento de la incidencia de la distocia, la sectio caesarea y la muerte perinatal, lo que puede tener efectos negativos sobre la receptora y la descendencia, todo lo cual, acumulado, plantea dificultades morales.52 La biodiversidad es una red de seguridad que protege contra la propagación de enfermedades en los animales, pero la clonación es un esfuerzo para fijar un conjunto de genes deseables y crear copias exactas del animal de origen, lo que es contrario a la diversidad y plantea una serie de problemas éticos.53
Seguridad alimentaria
Cada país tiene un departamento especial para tratar los productos alimentarios producidos por la biotecnología. Sin embargo, los productos de biotecnología animal tienen que pasar por evaluaciones de seguridad que se realizan antes de que el público y el gobierno acepten su uso para el consumo humano.23 Los posibles errores epigenéticos pueden cambiar la composición de los alimentos, por lo que los productos alimentarios derivados de animales clonados han sido un obstáculo importante para obtener la aprobación reglamentaria para la entrada de productos clonados en la cadena alimentaria. Además, un ensayo de alimentación en ratas confirmó que la utilización de carne de animales clonados no tenía ningún efecto sobre el crecimiento corporal, la ingesta de alimentos, el estado general, la actividad de los locomotores, los reflexos, el ciclo sexual, el análisis de orina, la hematología, la bioquímica sanguínea o la histología.23 Teniendo en cuenta que la tecnología todavía se considera nueva y desconocida, además de la falta de productos con beneficios directos para el consumidor actual, no es sorprendente que la aceptación actual sea baja. Sin embargo, la maduración de la tecnología y la disponibilidad de este tipo de productos en combinación con el envejecimiento de la población en el mundo occidental desarrollado, con un fuerte deseo de mantenerse sano durante más tiempo, podría aumentar eventualmente la aceptación.54
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