Los biorreactores suelen ser tanques metálicos donde se llevan a cabo reacciones biológicas. Se utilizan enzimas purificadas para que hagan reacciones, sistemas bacterianos como Escherichia coli, sistemas fúngicos como Sacharomyces cerevisiae o células de mamífero como la línea derivada de células de Chlorocebus (COS). También se utilizan sistemas basados en células de plantas como Dacus carota, también conocida como zanahoria. Y es que las plantas también tienen potencial en la industria farmacéutica.
¿Qué se expresa en plantas?
La primera proteína recombinante compleja que se expresó en cultivo de tabaco fue la albumina humana, pero detrás de este logro vinieron vacunas, hormonas, factores de crecimiento, etc. La mayoría con efectos demostrados. Normalmente se utiliza la planta del tabaco, pero la zanahoria también tiene un buen presente y futuro.
Los anticuerpos son las proteínas recombinantes más producidas por la industria farmacéutica. Desde la expresión de anticuerpos monoclonales en tabaco hacia finales de los 80, los anticuerpos producidos en plantas han atraído el interés. Se han expresado anticuerpos monoclonales contra la hepatitis B, contra la rabia y contra el VIH, entre otros.
Uno de los puntos fuertes de las plantas para producir vacunas es que podrían actuar, además de como sistema de producción, como vehículo para vacunas orales. Dow AgroSciences ha realizado múltiples vacunas para ganado utilizando plantas como productoras y como vehículos, obteniendo respuestas inmunes y una buena protección en los animales.
También se expresan citoquinas, factores de crecimiento, hormona de crecimiento, enzimas terapéuticas y otros, algunas con buenos resultados y otras no tanto.
Hacia 1989 se comenzó a investigar la manera de utilizar las plantas como sistemas de expresión de proteínas. Recién en 2012 salió al mercado el primer producto generado en plantas: la enzima glucocerebrosidasa, para el tratamiento de la enfermedad de Gaucher. El sistema que eligieron para producirla fue Dacus carota, muy importante a día de hoy para la industria farmacéutica.
En la actualidad hay alrededor de 15 proyectos, entre vacunas y proteínas, en alguna fase desde el laboratorio hasta el mercado desarrollados en zanahoria. ¿Pero por qué utilizar zanahoria teniendo otros sistemas?
Hemos de saber que pueden utilizarse tanto sistemas donde la planta esté entera como sistemas de células en suspensión.
El primer sistema es muy bueno a la hora del escalado industrial, pues solo hay que sembrar el cultivo, se pueden comer directamente. Pero tiene desventajas importantes como la inestabilidad de los transgenes, la inestabilidad de la calidad y de la cantidad de producto, la contaminación por fertilizante, etc. Todo esto hace que no pueda cumplir las Buenas Prácticas de Fabricación ).
El sistema de células en suspensión integra las ventajas del anterior con las de sistemas bacterianos y animales. Puede propagarse de manera fácil en un sistema líquido controlado en el que se pueden establecer líneas estables en suspensión. La cantidad de células puede aumentarse rápidamente en un medio simple utilizando reactores convencionales. Pero las dos ventajas más destacables son que pueden realizar muchas modificaciones post-traduccionales a proteínas humanas y que no acarrean consigo patógenos humanos.
Las modificaciones post-traduccionales son pequeños cambios que las células realizan a las proteínas después de su síntesis. Puede ser adiciones de compuestos de fósforo, azúcares, lípidos, etc. Estas modificaciones pueden regular la actividad, promover el pliegue correcto de la proteína, hacer que se una a la membrana, etc. Todo dependerá de las señales que incorpore, que harán que sufra unas modificaciones u otras.
El hecho de que los cultivos de plantas sean más sencillos, más baratos y más seguros, además de poder llevar a cabo el procesamiento de proteínas, hace de estos cultivos una alternativa atractiva. El futuro reside en conseguir unas mejores modificaciones post-traduccionales de las proteínas, más semejantes a las humanas, y mejorar la estabilidad de las mismas.
Rosales-Mendoza, S. & Tello-Olea, M. A. Carrot Cells: A Pioneering Platform for Biopharmaceuticals Production. Mol. Biotechnol. 57, 219–232 (2015).
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