Una revisión dirigida por investigadores de la Unidad Conjunta de Investigación en Genómica para el Cambio Climático (UMiP GenClima/GCCRC) ofrece una visión integral de las tecnologías emergentes para la inserción precisa de genes en genomas vegetales, con especial atención al maíz. Elaborado en colaboración con el Centro de Biología Molecular e Ingeniería Genética (CBMEG) y Embrapa Agricultura Digital, el artículo explica cómo los métodos de ingeniería genética de última generación pueden agilizar, aumentar la precisión y la fiabilidad de la inserción de genes. El estudio se publicó en Frontiers in Plant Science.
Con sede en la Unicamp y con el apoyo de la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo (Fapesp) y Embrapa, el GCCRC es un centro de investigación aplicada que desarrolla soluciones genéticas y biotecnológicas para ayudar a los cultivos a resistir el estrés ambiental. Mediante la integración del descubrimiento de genes, la genómica, la microbiología, el fitomejoramiento y la bioinformática, el centro busca ofrecer herramientas agrícolas más eficientes y sostenibles en el contexto del cambio climático. Una de las prioridades del GCCRC es producir maíz transgénico o modificado genéticamente con mayor tolerancia a la sequía. Sin embargo, la inserción de genes diana en plantas aún suele depender de métodos impredecibles, en los cuales los genes pueden integrarse aleatoriamente en regiones del genoma que son inseguras o inestables. Esta aleatoriedad es una de las principales razones por las que el desarrollo tradicional de OGM puede ser lento, costoso e impreciso, según un comunicado de prensa.
También crea un obstáculo regulatorio: los requisitos de bioseguridad suelen exigir que una línea comercialmente viable contenga una única copia intacta del gen insertado en una ubicación genómica estable y segura, un resultado difícil de garantizar cuando la integración se produce aleatoriamente.
“Con la estrategia de integración aleatoria de transgenes, más del 90% de los eventos transgénicos presentan inserciones en posiciones indeseables y actividad inestable, agravada aún más por la inserción de múltiples copias o copias truncadas”, explica Marcos Basso, biotecnólogo del GCCRC y autor del estudio. Dependiendo de la ubicación, el gen puede estar sobreexpresado o subexpresado, lo que compromete su función. En ciertos casos, el propio mecanismo molecular de la planta puede silenciar el transgén.
“Puertos Genómicos Seguros”
Para abordar estas limitaciones, el estudio examina métodos de inserción de transgenes en sitios específicos y destaca un concepto central: los “puertos genómicos seguros”. Se trata de regiones estables del genoma donde los genes insertados pueden lograr una expresión consistente y predecible, y transmitirse de forma fiable a las generaciones futuras.
“Al colocar el transgén en esas regiones intergénicas seguras, este se expresará y transmitirá a las generaciones futuras”, afirma la investigadora Juliana Yassitepe, de Embrapa Agricultura Digital y una de las autoras del estudio.
Este enfoque permite a los investigadores producir menos plantas para identificar una línea élite, acortando los ciclos de selección, reduciendo los costos y mejorando la previsibilidad.
En otro estudio del GCCRC, se estimó que el desarrollo de una variedad comercial de maíz modificado genéticamente tardaría entre 11 y 13 años, con inversiones que oscilaban entre 50 y 136 millones de dólares estadounidenses. “Se espera que la inserción de transgenes en sitios específicos para generar una línea élite reduzca el tiempo, los costos y el esfuerzo de desarrollo hasta en un 10%”, afirma Basso.
La revisión también destaca el trabajo pionero de Corteva Agriscience, que ya ha identificado cuatro “puertos seguros” genómicos en el maíz. Basándose en este progreso, el equipo del GCCRC adaptó un software desarrollado originalmente para levadura para que funcione con el genoma del maíz. Mediante análisis bioinformáticos, el grupo ha identificado nuevos candidatos a puertos seguros y ahora está pasando a la fase experimental.
En el GCCRC, una de las primeras aplicaciones planificadas, según Yassitepe, es la inserción de genes relacionados con la tolerancia a la sequía, una de las amenazas más importantes para la producción agrícola debido al cambio climático.
“Al comprender mejor dónde y cómo insertar transgenes con precisión, damos un paso importante hacia el desarrollo de líneas élite más adaptadas y eficientes”, concluyen los autores. El estudio Avances recientes en la inserción de transgenes específicos del sitio en el genoma del maíz utilizando recombinasas y endonucleasas de edición genómica se puede leer en https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2025.1712585/full.
