«Balsas» bacterianas artificiales para optimizar bioprocesos
Las bacterias se emplean en biotecnología para producir una amplia variedad de compuestos valiosos. Con todo, el rendimiento de estos microorganismos suele estar limitado por la toxicidad de algunos compuestos, así como por la dificultad de controlar las complejas interacciones que tienen lugar en las células bacterianas. Abordar este problema de toxicidad en bacterias genomanipuladas, denominadas por los científicos como «chasis microbianos», podría mejorar su rendimiento. Una forma de lograrlo podría ser «contener» las reacciones biotecnológicas dentro de las bacterias, de modo que las células bacterianas estuvieran protegidas en su conjunto de las reacciones tóxicas. Esta técnica podría favorecer el desarrollo de chasis microbianos optimizados, adaptados para producir diferentes tipos de compuestos beneficiosos para múltiples aplicaciones industriales, desde la atención sanitaria hasta la alimentación. «La modificación genética y el desarrollo de chasis microbianos siempre plantean dificultades —comenta Daniel López, coordinador del proyecto Rafts4Biotech e investigador principal en el Consejo Superior de Investigaciones Científicas—. Quizá el reto más importante radica en lograr que el chasis funcione en condiciones industriales y no solo en condiciones de laboratorio optimizadas».
Bioprocesos industriales eficaces
El proyecto Rafts4Biotech se basó en trabajos previos para lograr este objetivo. El laboratorio de López ha estado investigando microdominios funcionales —pequeñas regiones de la membrana celular— con estructuras distintas. «Se sabe que ciertos microdominios promueven interacciones entre proteínas bacterianas —explica el investigador—. Por lo general, nos centramos en estas estructuras microbianas para desarrollar nuevos antimicrobianos». En el proyecto Rafts4Biotech, sin embargo, se adoptó el método opuesto. «Nos preguntamos si seríamos capaces de genomodifcar microdominios en bacterias en aras de favorecer interacciones proteicas interesantes —agrega López—. Queríamos corroborar si esto podría mejorar la eficacia de los bioprocesos industriales». Por lo tanto, López y su equipo se propusieron diseñar microdominios artificiales, o «balsas», en bacterias. A continuación, se emplearon estas cepas para producir compuestos de utilidad industrial para sectores como el de los cosméticos y los fármacos, a fin de comprobar si se podía mejorar el rendimiento. «En primer lugar, queríamos demostrar que nuestra tecnología funcionaba en condiciones de laboratorio —observa López—. Y, en segundo lugar, que en verdad era factible emplear esta tecnología a determinadas biorreacciones en entornos industriales, lo que demostraría de hecho la aplicabilidad potencial de nuestra tecnología». El equipo del proyecto Rafts4Biotech logró genomodificar bacterias que confinan reacciones biotecnológicamente relevantes en microdominios de membrana específicos. Esta técnica permite aislar reacciones de otros procesos metabólicos bacterianos y protege a las células de interferencias no deseadas. En última instancia, esto mejora la eficacia de los procesos biotecnológicos.
Tecnología de nueva generación
Según López, uno de los puntos fuertes de esta tecnología es su versatilidad. Por ejemplo, en el ámbito de la asistencia sanitaria, la tecnología podría ayudar a desarrollar antimicrobianos de nueva generación que no se pueden producir en condiciones convencionales. Esto podría contribuir a luchar contra infecciones provocadas por bacterias multirresistentes, que se han convertido en una importante amenaza para la salud pública. La tecnología también podría favorecer que la industria logre rendimientos de producción importantes. En el sector cosmético, por ejemplo, los productos capilares, de maquillaje y de cuidado de la piel contienen moléculas, como pigmentos naturales y vitaminas, que a menudo se producen mediante costosas técnicas de síntesis química. En cambio, el proyecto Rafts4Biotech podría permitir a los fabricantes sustituir la producción química de moléculas por bioprocesos más sostenibles que funcionan a temperaturas más bajas y requieren menos energía. «Nuestra tecnología no se limita a generar un solo microbio en concreto, también demostramos que puede mejorar ciertos procesos industriales», menciona López. Los próximos pasos incluyen la ampliación de la tecnología a otros sectores de relevancia industrial. «Espero que este proyecto ayude a sembrar la aparición de una biotecnología consolidada» concluye López.
Palabras clave
Rafts4Biotech, bacteriano, biológico, fármacos, cosméticos, microbiano, ingeniería genética, microdominios, células