De los cigarrillos a productos de gran valor: la transformación de un cultivo tradicional en biofactoría
La biotecnología vegetal desempeña un papel emergente en la producción de fármacos de moléculas pequeñas, productos biológicos (vacunas y tratamientos) y reactivos de diagnóstico. Ofrece una alternativa barata y escalable a las plataformas de fabricación tradicionales basadas en células microbianas y animales. Además, puede abordar desafíos provocados por la distribución y el almacenamiento de fármacos, sobre todo en regiones del mundo con cadenas de producción parciales.
Nuevas variedades de la planta del tabaco para la producción de fármacos
La planta del tabaco es muy apreciada como biofactoría vegetal debido a su potencial como fuente valiosa de compuestos de gran valor. Sin embargo, al estar asociado con la fabricación de productos para fumar, el cultivo de tabaco en Europa está en un declive continuo. El equipo del proyecto Newcotiana, financiado con fondos europeos, se propuso cambiar esta percepción mediante el desarrollo de variedades competitivas del género «Nicotiana» que pudieran utilizarse para productos no fumables, la creación de una plataforma de producción adecuada para la bioeconomía de la Unión Europea y la aportación de sostenibilidad a un cultivo tradicional. El consorcio trabajó con dos especies vegetales, «Nicotiana tabacum», el tabaco cultivado de forma habitual, y «Nicotiana benthamiana», una especie de tabaco silvestre australiano. Para aprovechar plenamente el potencial de estas especies como biofactorías, los científicos tuvieron que incorporar rasgos específicos asociados con la estabilidad, la sostenibilidad y el rendimiento de compuestos de gran valor.
Herramientas para la modificación de nuevos rasgos vegetales
Dado que no era posible generar estos rasgos a través de los métodos tradicionales de mejora genética de los cultivos, el consorcio desarrolló herramientas para facilitar la mejora acelerada de las biofactorías vegetales. «Durante siglos hemos cultivado nuestras plantas mediante técnicas tradicionales de mejora genética a fin de producir más alimentos, de aumentar su calidad o de resistir a los agentes patógenos, pero no para mejorar biofactorías de medicamentos», destaca Diego Orzaez, coordinador del proyecto. Las nuevas técnicas de mejora genética, incluida la edición genómica, mejoraron las plantas para su uso como biofactorías en un tiempo récord. Los investigadores modificaron plantas de tabaco que no florecen en el campo, si no que ahorran la energía para aumentar su biomasa. Asimismo, modificaron estas plantas para evitar la glucosilación no deseada o reducir la actividad de las proteasas, dos rasgos implicados en la calidad y la funcionalidad de los productos proteínicos finales obtenidos a partir de la planta. En varios casos, se modificaron las plantas con el objetivo de que combinaran diversos rasgos especiales.
Aplicaciones de las plantas modificadas
En el caso de la especie cultivada de tabaco «N. tabacum», el consorcio enriqueció la composición de la planta en compuestos de valor añadido con uso farmacéutico. Uno de los compuestos fue el escualeno, una sustancia que, en la actualidad, se obtiene sobre todo de fuentes no sostenibles (tiburones) y que se emplea como adyuvante en muchas fórmulas de vacunas. Los investigadores también produjeron anatabina, una molécula similar a la nicotina con efectos antiinflamatorios, que se está investigando como posible tratamiento de diversas enfermedades autoinmunitarias. La modificación de «N. benthamiana» fue algo diferente, puesto que esta planta ya era utilizada por la industria para producir proteínas recombinantes utilizadas en cosmética y farmacia. Los socios del proyecto Newcotiana compartieron la secuencia genómica de «N. benthaminana» para ayudar a los equipos a descubrir nuevos productos biofarmacéuticos.
Un proceso de biorrefinería sin residuos
En paralelo a los esfuerzos por mejorar el valor de mercado de estas variedades y tal vez enriquecerlas con moléculas adicionales de gama alta, los investigadores establecieron un procedimiento piloto de biorrefinería sin residuos. «El objetivo es crear un cultivo y una industria asociada que sean al menos tan rentables como lo era el cultivo del tabaco de fumar», subraya Orzaez. «Para ello, la legislación europea debe ser más flexible y apoyar la modificación de cultivos industriales».
Palabras clave
Newcotiana, biotecnología vegetal, planta del tabaco, «Nicotiana tabacum», «Nicotiana benthamiana», escualeno, anatabina
