Investigación
Las líneas de investigación del grupo son las siguientes:
Estudio de la elongación del concepto en ungulados
La elongación del concepto es un proceso del desarrollo embrionario exclusivo de ungulados (vacas, ovejas, cabras y cerdos, entre otros).
Los fallos en este proceso son la principal causa de pérdidas embrionarias y, por tanto, infertilidad en estas especies, ocasionando grandes pérdidas al sector ganadero.
Durante este proceso tiene lugar la gastrulación en un disco embrionario plano, muy similar al humano, constituyendo un modelo más próximo al humano que el ratón. Distintas enfermedades congénitas como la espina bífida tienen su origen en fallos de la gastrulación.
Para evitar pérdidas embrionarias y alteraciones del desarrollo es necesario conocer los procesos que ocurren durante la elongación/gastrulación.
Contamos con financiación europea (ERC, https://cordis.europa.eu/project/id/757886) para estudiar este proceso mediante herramientas de edición génica y nuevos métodos de cultivo in vitro.
Empleamos la tecnología CRISPR para eliminar genes en embriones bovinos y entender su función durante la elongación del concepto.
También realizamos análisis metabolómicos y proteómicos del fluido uterino en el cual se desarrolla el embrión para entender sus necesidades metabólicas y de señalización.
Hemos desarrollado un método de cultivo in vitro que permite el desarrollo de embriones bovinos y ovinos más allá del estadio de blastocisto, algo que no se había conseguido en ninguna especie de interés ganadero (Ramos-Ibeas et al. Reproduction 2020).
Estudio de procesos reproductivos en especies de interés ganadero mediante la tecnología CRISPR
La eliminación de genes (KO) nos permite conocer de forma inequívoca su función en un determinado proceso biológico.
El ratón ha sido el modelo mamífero más empleado en estos estudios, ya que era el único en el que se podían generar animales KO de forma sencilla. Sin embargo, el ratón no es un buen modelo para estudiar ciertos procesos propios de animales de granja o humanos.
Gracias a la tecnología CRISPR ahora podemos generar animales KO y otros tipos de animales modificados genéticamente (KI) en otras especies de mamífero.
Generando los primeros animales de granja editados genéticamente en España (conejos KO para el gen ZP4) hemos descubierto el papel de la única proteína de la zona pelúcida cuyo papel no se conocía por no estar presente en ratones: ZP4.
ZP4 cumple una función estructural esencial, sin dicha proteína la zona pelúcida no puede proteger al embrión, que muere antes de la implantación (Lamas-Toranzo et al. eLife 2019).
Cuando el ratón es buen modelo para el proceso que estudiamos también generamos KO en esta especie. Por ejemplo, hemos generados ratones KO para el gen Tmem95, descubriendo el papel esencial de esta proteína en la fecundación.
Los espermatozoides sin TMEM95 no pueden penetrar en el ovocito, siendo la tercera proteína descubierta en el espermatozoide esencial para la fecundación (Lamas-Toranzo et al. eLife 2020).
Continuamos generando modelos KO para estudiar otros procesos reproductivos o en colaboración con otros grupos que trabajan en otras áreas del conocimiento. Para ello contamos con financiación de Plan Estatal (AGL2017-84908-R).
Desarrollo de la tecnología CRISPR para la modificació genética en especies de interés ganadero
Las aplicaciones anteriormente descritas no serían posibles sin la optimización de protocolos de aplicación de CRISPR en animales de granja conseguida con proyectos previos (AGL2014-58739-R y RYC-2012-20193).
Hemos desarrollado protocolos para aumentar la eficiencia de generación de KO (Lamas-Toranzo et al. Sci Rep 2019) y KI (Lamas-Toranzo et al. Mol Reprod Dev 2020).
Contamos con la autorización de la Comisión Nacional de Bioseguridad para generar ratones, conejos, cabras y ovejas modificados genéticamente en nuestras instalaciones.
Marcadores moleculares de competencia del ovocito
Mediante un proyecto de doctorado industrial de la Comunidad de Madrid (IND2017/BIO-7748) estamos evaluando distintos parámetros en células del cúmulo como posibles predictores del futuro desarrollo embrionario para mejorar las tasas de fertilidad en reproducción asistida humana y animal.
Control del sexo de la descendencia en animales de granja
El grupo cuenta con una dilatada experiencia en el empleo de semen sexado y sexaje de embriones bovinos, a nivel de publicaciones y de contratos con empresas.
