Desarrollan plantas modificadas con proteínas de uso médico e industrial a bajo costo

 

 

Un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Cornell describe el primer desarrollo exitoso de plantas de tabaco modificadas para producir proteínas de uso médico e industrial (al aire libre en el campo) a costos viables para que puedan sembrarse a gran escala.

 

Universidad de Cornell, 8 de julio de 2019.- Imagínese si las plantas pudieran modificarse para producir vacunas, productos farmacéuticos, proteínas y enzimas para aplicaciones médicas, agrícolas e industriales a una fracción de su costo actual.

 

Un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Cornell describe un avance importante en este campo.

 

Se pronostica que el mercado de tales proteínas derivadas biológicamente alcanzará los US$300 mil millones en un futuro cercano. Las enzimas industriales y otras proteínas se fabrican actualmente en reactores de fermentación grandes y costosos, pero al fabricarlas en plantas cultivadas al aire libre se podrían reducir los costos de producción en tres veces.

 

Un grupo de investigadores de Cornell y la Universidad de Illinois han diseñado plantas capaces de producir proteínas que no son nativas (o propias) de la planta en sí. El estudio describe el primer desarrollo exitoso de tales plantas al aire libre en el campo, logrando una necesidad de viabilidad económica, por lo que se pueden cultivar a grandes escalas.

 

«Sabíamos que estas plantas crecían bien en el invernadero, pero nunca tuvimos la oportunidad de probarlas en el campo», dijo Beth Ahner, profesora de ingeniería biológica y ambiental y autora principal del estudio, publicado el 8 de julio en la revista Nature Plants. Jennifer Schmidt, una estudiante graduada en el laboratorio de Ahner, es co-primera autora.

 

Esa oportunidad llegó cuando el profesor de biología de plantas de la Universidad de Illinois, Stephen Long, obtuvo un permiso del Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA), para cultivar las plantas modificadas genéticamente en el campo.

 

La sabiduría convencional sugirió que la carga de «pedir a las plantas» que conviertan el 20% de las proteínas que tienen en sus células en algo que la planta no puede usar podría frenar en gran medida el crecimiento.

 

«Cuando pones plantas en el campo, tienen que enfrentar grandes transiciones, en términos de sequía, temperatura o luz, y van a necesitar toda la proteína que tienen», dijo Ahner. «Pero demostramos que la planta aún puede funcionar perfectamente normal en el campo [mientras produce proteínas no nativas]. Ese fue realmente el gran avance».

 

Aunque se necesita más investigación, los experimentos de laboratorio demostraron que cuando las plantas tienen suficiente sol, agua y fertilizantes, aumentarán su absorción de nutrientes según sea necesario para compensar la carga adicional de proteínas.

 

En el estudio, los investigadores modificaron genéticamente las plantas de tabaco para producir la proteína celulasa Cel6A, una enzima. En el ámbito científico, el tabaco es una planta modelo muy estudiada que los biólogos usan en la investigación porque se sabe mucho sobre ella. La producción de Cel6A sirve como una prueba de principio, pero en un sentido práctico, pertenece a un gran grupo de enzimas relacionadas utilizadas en la fabricación de detergentes modernos para ropa; en la industria textil, como en el suavizado de los pantalones jeans y otras telas; y en la elaboración de alimentos y piensos para animales. Además, las celulasas más baratas pueden reducir en gran medida el costo final del etanol y otros productos ecológicos derivados de la biomasa.

 

La ingeniería genética se logró mediante la inserción de ADN con instrucciones para convertir una proteína deseada en los cloroplastos de las células vegetales. Luego se cultivan las plantas que contienen cloroplastos que adoptan este ADN. Los cloroplastos son orgánulos fotosintéticos en las plantas y contienen su propio ADN. Las células vegetales no pueden producir sus propios cloroplastos, sino que los heredan de cada célula hija durante la división celular.

 

Este diseño ayuda a evitar que las plantas (con proteínas nuevas) cultivadas en el campo se crucen con otras plantas de tabaco y parientes a través de la propagación del polen, que está contenido en el estambre, la porción masculina de la planta.

 

«Una de las ventajas de la tecnología que estamos usando es que los cloroplastos en la mayoría de las plantas de cultivo se heredan a través de la línea materna, por lo que los genes no están en el polen«, dijo Ahner. «El polen es una de las principales preocupaciones de la dispersión a otros cultivos transgénicos».

 

En un trabajo futuro, Schmidt está investigando cómo lograr que las plantas produzcan constantemente diferentes tipos de proteínas. «Estamos tratando de entender el mecanismo biológico básico que permite que cualquier proteína se acumule» en una planta modificada genéticamente, dijo Ahner.

El estudio fue financiado por el USDA.

 

 

 

Fuente: https://www.chilebio.cl