Ratones knockout (KO): qué son, cómo se crean y para qué sirven

Descubre qué son los ratones knockout (KO), cómo se crean y para qué sirven en investigación genética: técnicas, funciones génicas, aplicaciones y hallazgos clave.

Qué son los ratones knockout (KO)

Un ratón knockout es un ratón modificado genéticamente en el que se han desactivado uno o más genes mediante un knockout génico. Al desactivar un gen concreto, el organismo deja de producir la proteína correspondiente o lo hace en menor cantidad o con funcionalidad alterada, lo que permite estudiar las consecuencias de esa pérdida funcional en el individuo.

Los ratones knockout son modelos animales importantes para estudiar el papel de los genes que han sido secuenciados pero cuyas funciones aún no se conocen. Al provocar la inactividad de un gen específico en el ratón y observar cualquier diferencia con respecto al comportamiento o el estado normal, los investigadores pueden inferir su función probable.

Cómo se crean

Existen varias técnicas para generar ratones knockout. Tradicionalmente se utilizó la técnica de gene targeting en células madre embrionarias (ES cells), que incluye los siguientes pasos generales:

• Diseño de un vector de targeting con regiones homólogas al gen objetivo y un marcador de selección.
• Introducción del vector en células ES y selección de aquellas en las que se ha producido recombinación homóloga que reemplaza o interrumpe el gen objetivo.
• Inserción de las células ES modificadas en blastocistos de ratón y transferencia a hembras receptoras para obtener ratones quimera.
• Cruces de los quimeras para transmitir la modificación a la línea germinal y obtener ratones heterocigotos y, tras el cruce, homocigotos knockout.

En años más recientes, la llegada de herramientas de edición génica como CRISPR‑Cas9 ha simplificado y acelerado el proceso: la nucleasa y guías dirigidas al gen objetivo se inyectan directamente en zigotos, generando mutaciones por reparación imperfecta y permitiendo obtener fundadores (founders) en una sola generación. También se han utilizado otras tecnologías como ZFNs y TALENs.

Tipos de knockout y variaciones

• Knockout constitutivo: el gen está inactivado en todas las células desde las primeras etapas del desarrollo.
• Knockout condicional: la inactivación se controla espacial o temporalmente, por ejemplo mediante sistemas como Cre‑loxP, lo que permite eliminar el gen solo en ciertos tejidos o en un momento concreto para evitar efectos letales durante el desarrollo.
• Knockdown vs knockout: mientras que el knockout elimina o inactiva el gen, las estrategias de knockdown (por ejemplo con siRNA) reducen la expresión sin eliminar el gen del todo; cada enfoque tiene usos complementarios.

Para qué sirven (aplicaciones)

Los ratones knockout son herramientas clave en biomedicina y biología básica. Entre sus aplicaciones destacan:

• Estudio de la función génica y rutas biológicas fundamentales.
• Modelado de enfermedades humanas (neurodegenerativas, cardiovasculares, metabólicas, inmunológicas y cáncer) para entender la fisiopatología.
• Validación de dianas terapéuticas y evaluación preclínica de fármacos.
• Investigaciones sobre desarrollo embrionario, comportamiento, fisiología y respuesta inmunitaria.

Limitaciones y consideraciones

Aunque poderosos, los ratones knockout no son perfectos ni siempre interpretables de forma directa:

• La ausencia de fenotipo no siempre significa que el gen sea irrelevante; puede haber redundancia funcional o compensación por otros genes.
• La eliminación completa de ciertos genes puede producir letalidad embrionaria, impidiendo estudiar su función en el adulto sin estrategias condicionales.
• Fenotipos en ratones no siempre se traducen a humanos debido a diferencias entre especies.
• En técnicas más recientes como CRISPR puede ocurrir mosaicismo u efectos off‑target que requieren una caracterización exhaustiva de los animales generados.
• Existen además consideraciones éticas y legales relacionadas con el uso de animales y la propiedad intelectual: algunos aspectos de la tecnología y líneas han sido patentados en diversos países.

Historia y contexto

Actualmente, los ratones son la especie animal de laboratorio más parecida a la humana a la que se puede aplicar fácilmente la técnica de knockout. Se utilizan mucho en los experimentos de knockout, especialmente en las cuestiones genéticas relacionadas con la fisiología humana.

La eliminación de genes en ratas es mucho más difícil y sólo es posible desde 2003.

El primer ratón knockout fue creado por Mario R. Capecchi, Martin Evans y Oliver Smithies en 1989, por lo que recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2007. Una explicación detallada de cómo se producen los ratones knockout (KO) se encuentra en la página web del Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2007.

Buenas prácticas experimentales

Para interpretar correctamente resultados con ratones knockout es importante:

• Confirmar la edición genética mediante genotipado molecular y análisis de expresión (PCR, secuenciación, Western blot, etc.).
• Realizar controles adecuados (por ejemplo rescate genético, líneas complementarias) para demostrar que el fenotipo se debe a la pérdida del gen y no a efectos fuera de objetivo.
• Considerar el uso de aproximaciones complementarias (knockdown, sobreexpresión, modelos condicionales) para obtener una visión completa.
• Cumplir normativas y buenas prácticas de bienestar animal, minimizando el número de animales y el sufrimiento.

Conclusión

Los ratones knockout (KO) son modelos fundamentales para desentrañar la función de genes y avanzar en la investigación biomédica. Gracias a técnicas clásicas de recombinación homóloga y a nuevas herramientas de edición como CRISPR‑Cas9, hoy es posible generar modelos más rápidos y específicos. Sin embargo, su uso exige diseño experimental riguroso, controles adecuados y responsabilidad ética.

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es un ratón noqueador?

P: ¿Por qué son importantes los ratones knockout?

P: ¿Qué especies de animales se utilizan para los experimentos knockout?

P: ¿Quién creó el primer ratón knock out?

P: ¿Dónde puedo encontrar información sobre cómo se producen los ratones KO?

P: ¿Están patentados algunos aspectos de la tecnología KO?

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