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Y TÚ, ¿DE QUÉ PLANTA VIENES?

Continúa la prolífica colaboración del Dr. Jorge Poveda Arias, de nuevo en colaboración Ángel Alcojol Vázquez, alumno de 4º curso de Grado en Biología por la Universidad de Salamanca (Asignatura: Introducción a la Biotecnología Vegetal).

Durante las últimas décadas, la población mundial ha crecido exponencialmente: ahora somos más de 7500 millones de personas, y se calcula que para el año 2050 pasaremos los 9000 millones.

¿Habrá sitio para tantas personas?, ¿será capaz la Tierra de soportar nuestro impacto sobre ella?, y una cuestión más inquietante, ¿existen suficientes recursos para mantener tanto ser humano en este mundo? Si nos paramos a pensar en esta cifra, cada vez vamos a tener que utilizar más recursos para elaborar  aquello que consumimos día a día, por lo que su producción deberá ser más rápida y eficaz. Esto implicaría fábricas funcionando durante más tiempo, y, por tanto, una mayor quema de combustibles y emisión de gases, aumentando los niveles de contaminación y todos los efectos que producen, culminando en las dos palabras más preocupantes de este siglo: cambio climático.

Seguro que al hablar de fábricas y contaminación se nos viene a la mente el típico edificio de paredes grises y altas chimeneas emitiendo humo, pero ¿y si en lugar de ser tan contaminantes, utilizamos plantas para producir alguno de estos materiales que necesitamos? Sí, plantas; utilizar plantas como fábricas, o mejor dicho, como biorreactores o biofactorías.

Plantas que producen materiales

Es decir, Ángel, ¿me estás diciendo que podríamos utilizar plantas para producir cualquier tipo de producto, y que además no contamina, sino que ayuda a “limpiar” la atmósfera?-

Bueno, no es del todo cierto que se pueda producir cualquier producto, pero mediante la ingeniería genética hemos conseguido incrementar la síntesis de productos característicos de algunas especies e incluso, expresar metabolitos que en condiciones normales no produce esa especie vegetal (no pensemos en que podemos conseguir una planta en la que circule sangre por sus vasos conductores, este  no es el caso).

Algunos de estos compuestos son imprescindibles para nuestra vida, como es el caso de los anticuerpos (o al ser producidos en planta, los planticuerpos). Sí, producir anticuerpos en organismos tan distintos al ser humano. Al ser una proteína tan específica, sería lógico pensar que es mejor utilizar cultivos celulares de mamífero, o en otras suposiciones un microorganismo, ¿pero una planta? (yo aún sigo sin creérmelo, pero no dejéis de leer porque hay más productos que ni os imagináis que se puedan obtener). En el caso de microorganismos, a pesar de tener alta productividad, pueden dar lugar a proteínas no funcionales, mientras que los cultivos de células de mamíferos requieren bastante dinero y tiempo: por ello, se ha planteado el utilizar plantas como productoras de anticuerpos.

El hecho de que una planta exprese algo que no es suyo es raro, pero durante los últimos años y con los conocimientos en genética y microbiología, se ha conseguido utilizar el mecanismo de una bacteria, llamada Agrobacterium tumefaciens, para que haga que la planta produzca el metabolito de interés (o al menos es lo que se pretende). Cuando esta bacteria infecta a la planta, se transfiere parte de su material genómico o ADN (en el que está la proteína que queremos sintetizar), y ésta podrá expresarla; este proceso se ha utilizado últimamente en muchos laboratorios, proceso denominado agroinfiltración.

Esta técnica se ha utilizado en Nicotiana benthamiana, debido a sus características específicas de expresión génica. En algunos biorreactores se ha logrado obtener un rendimiento de 5 g/L de anticuerpos como IgG, IgA o construcciones quiméricas de IgG-IgA (es decir, las proteínas que nos defienden en caso de infección o enfermedad).

Existen otras posibilidades como la obtenención de biopolímeros al introducir genes de la ruta de biosíntesis de estos compuestos en plantas, procedente de Ralstonia eutropha (otra bacteria), o como el silenciamiento de un gen implicado en la biosíntesis de cafeína, para así poder obtener plantas de café con menor contenido en cafeína, disminuyendo casi un 50% el contenido de este metabolito. Pero el procedimiento que más me sorprendió es la utilización de plantas como fuente de vacunas, como en algunos casos se ha conseguido introducir el gen de una toxina de una bacteria en algunas plantas, y no sólo eso, sino hacer que ese gen (que dará lugar a la toxina de la bacteria, la que será el antígeno o “elemento extraño” contra el que tiene que actuar nuestro organismo) se pueda expresar en semillas de maíz o en tubérculos, como patata, para que así la podamos ingerir y no tengamos que someternos al temido y clásico pinchazo de las vacunas.

En definitiva,  los últimos avances en el campo de la biotecnología vegetal,  junto a los conocimientos en genética y microbiología, ofrecen la posibilidad de aumentar las aplicaciones tecnológicas de las plantas, ya sea de procesos como el incremento o disminución de la producción de algunos metabolitos hasta procesos tan complejos como la producción de vacunas, o el hecho de poder expresar en plantas proteínas que no se encuentran en condiciones normales, como los  anticuerpos. Esperemos que estos avances sean sólo el inicio de un mejor aprovechamiento del potencial de las plantas, para ser utilizadas como método alternativo a los que tenemos hoy en día.

Referencias:

  • https://jmmulet.naukas.com/2017/07/24/plantas-como-biofactorias/
  • https://www.bbc.com/mundo/noticias-40965956
  • Loza-Rubio, E. ,Gómez-Lim, MA.(2006). “Producción de vacunas y otros compuestos biológicos en plantas transgénicas”. Veterinaria México,  37 (4), pp. 441-455.
  • Gómez-Lim, MA.(2002)”La producción de vacunas y otros compuestos farmacéuticos en plantas transgénicas ”. Rev.Soc.Quím.Méx, 46 (3), pp 264-270.

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