Marcador seleccionable genético: definición, resistencia a antibióticos y usos

Marcador seleccionable genético: definición, detección de transfecciones, resistencia a antibióticos y aplicaciones en bacterias y cultivos celulares. Guía práctica y actualizada.

Un marcador seleccionable es un gen informador que se introduce en una célula junto con una inserción genética. Esto significa que el experimentador puede saber que el gen correcto está en la célula porque el marcador puede verse o detectarse.

La mayoría de las veces se utiliza para bacterias o para células en cultivo. Los marcadores seleccionables muestran el éxito de una transfección u otro procedimiento destinado a introducir ADN extraño en una célula. Se trata de una técnica de selección de genes y de eliminación de genes.

Los marcadores seleccionables suelen ser genes de resistencia a los antibióticos; las bacterias que han sido sometidas a un procedimiento para introducir ADN extraño se cultivan en un medio que contiene un antibiótico. El antibiótico elimina las células que no tienen el marcador resistente. Las colonias bacterianas que pueden crecer han absorbido y expresado con éxito el material genético introducido.

Una alternativa a un marcador seleccionable es un marcador apantallable, que permite al investigador distinguir entre células deseadas y no deseadas.

Algunos ejemplos de marcadores seleccionables son:

• Genes de resistencia en bacterias
  • bla (β-lactamasa) – resistencia a ampicilina/penicilinas.
  • nptII (neo) – resistencia a kanamicina y neomicina.
  • cat – resistencia a cloranfenicol (inactivación por acetilación).
  • tetA/tetR – resistencia a tetraciclinas (bombas de eflujo o protección del ribosoma).
  • ble (Sh ble) – resistencia a zeocin/bleomicina.
• Marcadores usados en células eucariotas (cultivos de mamífero, plantas, levaduras)
  • neo (G418) – resistencia a G418/neomicina en células de mamífero.
  • hph – resistencia a hygromicina B.
  • pac (puro) – resistencia a puromicina.
  • bsd – resistencia a blasticidina S.
  • Marcadores auxotróficos (levaduras) – HIS3, LEU2, URA3: permiten selección por complementación metabólica.
• Marcadores de selección positiva/negativa y contraselección
  • sacB (contraselección en bacterias): provoca sensibilidad a sacarosa, útil para eliminar clones no deseados.
  • rpsL (contraselección): sensibilidad a estreptomicina dependiendo del contexto.
  • Mecanismos de selección basados en toxicidad o en sistemas de “suicide” genético para recuperar segregantes sin marcador.
• Marcadores apantallables y reporteros
  • GFP, RFP – proteínas fluorescentes que permiten visualizar células que expresan el transgén.
  • lacZ (β-galactosidasa) – reacción colorimétrica (X-gal) para distinguir clones.
  • luciferasa – actividad lumínica para ensayos cuantitativos.

Cómo funcionan en la práctica

En una selección típica se clona el marcador seleccionable en el mismo plásmido o locus que la construcción deseada. Después de introducir el ADN por transformación, transfección o conjugación, las células se colocan en un medio que contiene la presión selectiva (por ejemplo, un antibiótico). Solo las células que han recibido y expresan el marcador sobreviven y forman colonias. La selección aumenta drásticamente la probabilidad de encontrar clones que contienen la inserción correcta.

Mecanismos de resistencia

Los genes marcadores pueden conferir resistencia mediante distintos mecanismos:

• Inactivación del antibiótico (enzimas que degradan o modifican el fármaco, p. ej. β-lactamasas, acetiltransferasas).
• Bombas de eflujo que expulsan el antibiótico fuera de la célula.
• Modificación del blanco celular (mutaciones o proteínas protectoras que evitan la unión del antibiótico).

Riesgos, ética y regulación

El uso de genes de resistencia a antibióticos plantea preocupaciones de bioseguridad y de salud pública debido al riesgo de transferencia horizontal de genes a microorganismos ambientales o patógenos. Por ello:

• Muchos laboratorios y regulaciones prefieren marcadores no antibióticos o estrategias para eliminar el marcador después de la selección.
• En aplicaciones agrícolas o clínicas se exige a menudo la ausencia de marcadores resistentes a antibióticos en el producto final.
• Se recomienda seguir prácticas de contención, descontaminación y evaluación de riesgo institucional y regulatoria.

Alternativas y estrategias para evitar marcadores permanentes

Para reducir los riesgos y cumplir regulaciones, existen técnicas para generar líneas “sin marcador”:

• Sistemas de excisión: Cre/lox, FLP/FRT o recombinasas específicas que eliminan el marcador tras la selección.
• Transposasas o sistemas de “marker recycling” que permiten reutilizar marcadores.
• Selección por complementación metabólica (auxotrofías) o por propiedades físicas/fluorescencia (marcadores apantallables).
• Estrategias basadas en CRISPR/Cas9 que permiten seleccionar por reparación dirigida sin dejar marcadores resistencia.

Usos principales

• Clonación molecular y construcción de vectores.
• Generación de cepas bacterianas recombinantes para producción de proteínas.
• Creación de líneas celulares estables en investigación biomédica.
• Edición genética dirigida (knock-in, knock-out) y aislamientos de eventos de recombinación.
• Selección de plantas transformadas (a menudo con marcadores herbicidas o resistencia antibiótica, aunque con alternativas en desarrollo).

Buenas prácticas experimentales

• Usar la mínima concentración efectiva del agente selectivo para reducir presión selectiva no específica.
• Verificar la presencia y la integridad de la inserción por PCR, secuenciación y, cuando proceda, por ensayo funcional.
• Considerar sistemas de eliminación del marcador si el objetivo final requiere ausencia de genes de resistencia.
• Aplicar medidas de contención y eliminación adecuadas para el material biológico y los residuos.

Los marcadores seleccionables son herramientas poderosas y sencillas que facilitan la selección de transformantes correctos, pero su uso requiere planificación experimental y consideración de implicaciones éticas y regulatorias. En muchos proyectos actuales se buscan alternativas que mantengan la eficacia de selección minimizando riesgos ecológicos y sanitarios.

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es un marcador seleccionable?

P: ¿Para qué tipos de células se utiliza más a menudo un marcador seleccionable?

P: ¿Cuál es la finalidad de los marcadores seleccionables?

P: ¿En qué técnica se utilizan los marcadores seleccionables?

P: ¿Cuáles son ejemplos de marcadores seleccionables?

P: ¿Cómo funciona el gen de resistencia a los antibióticos como marcador seleccionable?

P: ¿Qué es una alternativa a un marcador seleccionable?

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