REVISTA BIMESTRAL
JUNIO - JULIO 2017 I NUMERO 150
PROTEINAS
» Comisiones
» Capacitaciones

Producción de proteínas en plantas molecular farming

 
.
   
Lic. en Biotecnología Ayelén Rapoport
Equipo de evaluadores de la Coordinación de Microorganismos Genéticamente Modificados Dirección de Biotecnología del MINAGRO
 
   

El avance de la biotecnología moderna y las herramientas de biología molecular, permitieron el desarrollo de organismos genéticamente modificados (OGM) y la diversificación del uso de esta tecnología en cuanto a sus productos. Si bien en nuestro país, se cultivan vegetales genéticamente modificados desde el año 1996, las características introducidas fueron de interés agronómico, sin embargo hay un mundo de posibilidades en cuanto a la producción de proteínas de interés farmacéutico o industrial.

El término molecular farming (agricultura molecular) se refiere a la producción de proteínas de interés terapéutico, industrial o de alto valor utilizando como sistema de producción vegetales o animales genéticamente modificados, estos últimos se encuentran en fase experimental únicamente. En este trabajo se analizará el uso de sistemas vegetales para la producción de proteínas.

Tradicionalmente las plantas fueron de uso medicinal en forma de infusiones o preparados, luego se identificaron los principios activos, éstos fueron purificados para uso terapéutico y desarrollo de fármacos. Hoy en día los sistemas de producción de fármacos y proteínas de alto valor comercial están principalmente basados en sistemas de expresión microbianos (bacterias y levaduras) o en cultivos celulares (1).

 

Figura 1. Proceso de desarrollo de un vegetal genéticamente modificado para la obtención de proteínas de uso industrial, terapéutico.

 

En la producción de proteínas en organismos vegetales, las plantas son diseñadas para producir proteínas recombinantes, este proceso no sólo incluye el diseño y desarrollo de organismo con la nueva característica, también incluye el modo de producción, cosecha, purificación y procesamiento para obtener un producto que puede introducirse en el mercado (figura 1), donde la planta transformada es utilizada como un sistema de expresión.

Los sistemas de expresión de proteínas en plantas ofrecen una serie de ventajas respecto a los sistemas bacterianos, son organismos multicelulares por lo cual la complejidad en el proceso de síntesis de proteínas y las modificaciones post-traduccionales de las mismas, son similares a las presentes en animales, permitiendo la producción de proteínas complejas. Por otro lado no se han encontrado patógenos vegetales que sean patógenos para humanos, haciendo de estos sistemas de producción más seguros para la salud humana (2).

Las proteínas expresadas en plantas son acumuladas en los tejidos, por lo que se produce una reducción los costos de almacenaje y transporte principalmente cuando los productos de expresión se expresan en granos o semillas. La purificación de proteínas es frecuentemente más simple a partir de plantas que de bacterias. Los sistemas de expresión en vegetales pueden ser cultivados a escala agrícola, requiriendo nada más que las condiciones de producción del cultivo, a diferencia del cultivo de células animales o cultivos bacterianos que requieren de biorreactores, haciendo de estos procesos complejos y costosos.

Sin embargo, según los autores Buonaguro FM, Butler-Ransohoff (3) existen limitaciones para la expresión de proteínas en plantas. En primer lugar puede presentarse un bajo rendimiento debido a una baja expresión o a una inestabilidad de las proteínas recombinantes en el tejido vegetal, la glicosilación de proteínas (modificaciones post-traduccionales) pueden ser distintas a las presentes en mamíferos, por lo cual el sistema no permite producir cierto tipo de proteínas que requieren glicosilaciones específicas, sin embargo estas limitaciones pueden optimizarse (4).

Actualmente en nuestro país se encuentra en evaluación para la desregulación, el desarrollo de la empresa INDEAR S.A. el cual consiste en la producción de quimosina bovina en cártamo (Carthamus tinctorius) SPC (Fuente Indear S.A.) por sus siglas en inglés Safflower produced chimosin. Este desarrollo es un claro ejemplo del avance de las tecnologías de producción de proteínas de alto valor industrial y un avance disruptivo en el sistema de producción. Hasta este momento la producción de Quimosina bovina (enzima utilizada en la industria quesera, para la coagulación de la leche) era purificada a partir de cultivos de microorganismos recombinantes e importada en nuestro país. Si se compara este cambio en la tecnología de producción con el ocurrido en la producción de insulina, donde un avance científico tecnológico aplicado en la industria produjo una transición en la producción mejorando la eficiencia de producción (5).

Si bien la tecnología utilizada para este desarrollo es la misma que se utiliza para los vegetales genéticamente modificados actualmente disponibles en el mercado, este desarrollo implica una nueva característica nunca antes utilizada, que no otorga características en el cultivo. Este es el primer desarrollo en el que se utiliza a la planta como un sistema de producción de proteínas, por lo cual desde el punto de vista regulatorio también es un desafío, demostrando así que el sistema regulatorio en estas tecnologías debe adaptarse continuamente al avance de la tecnología.

Este desarrollo nacional demuestra que en Argentina existen las herramientas necesarias para innovar en biotecnología y generar valor agregado por fuera de las características que tradicionalmente se utilizan en los vegetales genéticamente modificados.

 
Tabla 1- análisis comparativo de los sistemas disponibles para la producción de proteínas recombinantes
 

Referencias:
1. Sonya Norris Molecular farming science and tecnology division, 4 july 2005
2. Tarinejad Alireza and Rahimi Esfanjani Nader (2015). Molecular Farming in Plants, Plants for the Future, Prof. Hany El-Shemy (Ed.), InTech, DOI: 10.5772/60757. Available from: https://www.intechopen.com/books/plants-for-the-future/molecular-farming-in-plants
3. Buonaguro FM, Butler-Ransohoff J-E. PharmaPlant: the new frontier in vaccines. Expert Rev Vaccin 2010;9:805–7.
4. Ahmad K. (2014): Molecular farming: strategies, expression systems and bio-safety considerations. Czech J. Genet. Plant Breed., 50: 1–10
5. R. Bisang, C Cogliati, S Groisman, J Katz Insulina y economía política: el difícil arte de la política pública