Fabricación de plantas con inyecciones de chorro microfluídico
Alimentar a la creciente población mundial exige cultivos más resilientes y mejor adaptados a los cambios climáticos, lo que se traduce en rendimientos mejores. Sin embargo, la mejora genética de los cultivos se ve condicionada por métodos anticuados, lentos, limitados a las especies e ineficaces. Con el cambio climático, el aumento de la presión de la amenaza de los microorganismos patógenos y la reducción de los rendimientos, hay una necesidad urgente de herramientas que puedan suministrar material genético a los tejidos vegetales de forma rápida y segura.
Superar los obstáculos de la transformación del ADN
Los métodos tradicionales de transformación adolecen de una eficacia baja, una compatibilidad limitada con las especies y una supervivencia celular escasa. La transferencia por «Agrobacterium»(se abrirá en una nueva ventana) se basa en bacterias para liberar genes nuevos, pero requiere mucha mano de obra y se limita a determinados cultivos. Los métodos a base de protoplastos(se abrirá en una nueva ventana) eliminan la pared celular para permitir la absorción de ADN, pero las células resultantes son frágiles y, a menudo, no consiguen regenerar plantas enteras. Unos cañones genéticos(se abrirá en una nueva ventana) bombardean los tejidos con partículas recubiertas de ADN, un método ampliamente aplicable pero dañino que produce una eficacia baja de transformación. El equipo del proyecto Plant-a-Jet, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, se propuso abordar este cuello de botella con una novedosa plataforma a reacción diseñada para introducir material genético directamente en las células vegetales con gran precisión. El equipo apuesta por la https: modificación del genoma(se abrirá en una nueva ventana) como estrategia alternativa a la ingeniería vegetal. Este enfoque utiliza herramientas moleculares específicas para cambiar con precisión secuencias concretas de ADN, lo que permite una modificación genética controlada y predecible.
BuBble Gun
El elemento central del proyecto es «BuBble Gun», un dispositivo que genera chorros de líquido ultrarrápidos dentro de un microchip, desarrollado en el anterior proyecto financiado con fondos europeos: BuBble Gun(se abrirá en una nueva ventana). Un pulso láser calienta brevemente el líquido y, así, se forma una microburbuja que impulsa el chorro hacia delante. Este chorro transporta ADN o proteínas de modificación genética al tejido vegetal, ayudado por diminutas partículas que abren temporalmente vías a través de la pared celular. «Nuestro método funciona en condiciones normales de laboratorio, causa daños mínimos y puede ampliarse simplemente creando muchos chorros en paralelo», destaca el coordinador del proyecto, David Fernández Rivas. Este mecanismo de administración suave pero potente supone una mejora con respecto a la tecnología de pistola génica que requiere un equipo voluminoso. «BuBble Gun» preserva la integridad celular y permite una orientación precisa, atributos fundamentales para las aplicaciones de modificación del genoma.
Demostraciones de prueba de concepto
La pared celular de las plantas sigue siendo uno de los mayores obstáculos de la biotecnología vegetal. En lugar de basarse en una única estrategia, el equipo combina la penetración mecánica del chorro de disolvente con ayudas químicas que ablandan momentáneamente la pared. Este enfoque doble aumenta las probabilidades de éxito y mantiene la viabilidad de los tejidos. Además, puede permitir la transformación de especies recalcitrantes antes inaccesibles a los métodos habituales. Los primeros experimentos demuestran que BuBble Gun puede transportar cargas genéticas con rapidez y precisión. Y lo que es más importante, la carga llega a su destino sin degradarse. Estos resultados demuestran que la plataforma puede permitir la modificación del genoma sin ADN directamente en los meristemos de las plantas, lo que evita las largas fases de regeneración que requieren las tecnologías actuales.
Próximos pasos
El equipo del proyecto se centra ahora en demostrar la eficacia en varias especies de cultivos de alto valor, incluidas las que son notoriamente difíciles de transformar. Los trabajos paralelos tienen por objeto mejorar el rendimiento, aumentar la precisión y perfeccionar el diseño de los microchorros para facilitar su implantación a escala industrial. La repercusión potencial de Plant-a-Jet es múltiple, ya que ofrece oportunidades para una modificación del genoma más rápida, accesible y de alto rendimiento. «Nuestro método podría ayudar a acelerar el desarrollo de cultivos mejorados y estrategias modernas para la obtención de cultivos resistentes al cambio climático», concluye Fernández Rivas.
