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Fabricación de células «a la carta»

La utilización de microorganismos para generar células no es nada nuevo, pero un proyecto financiado por la Unión Europea ha desarrollado un método para modificar genéticamente las bacterias con el propósito de que produzcan vitaminas y proteínas industriales. La eliminación de ADN y la integración de los genes de interés permitirán crear microorganismos con un gasto energético mínimo y una productividad máxima.
Fabricación de células «a la carta»
Bacillus subtilis (B.subtilis), una bacteria que se encuentra comúnmente en el suelo y el heno así como en el intestino humano, es muy propicia para la genomanipulación. Por ello, actualmente constituye un organismo modelo para la investigación y la producción industrial de nutracéuticos tales como la vitamina B.

El equipo del proyecto «Bacterial synthetic minimal genomes for biotechnology» (BASYNTHEC) eliminó la mayor parte del contenido genético de B.subtilis a fin de crear la fábrica de células definitiva. Como resultado, se ha logrado aumentar el rendimiento de la producción de vitamina B5 en un 40 %. Además, se ha abierto la puerta para el estudio de los efectos de la eliminación de genes sobre la regulación celular y la supervivencia. La eliminación masiva de material genético de una célula puede desembocar en una reducción inaceptable del producto deseado.

El equipo de BASYNTHEC superó este obstáculo utilizando el modelado informático para la selección de genes esenciales y obtener así una producción óptima. El siguiente paso consistió en añadir «plug-ins», grupos de genes que controlan la función de interés, a la bacteria simplificada. Se recortaron y reconstruyeron un total de doscientas noventa cepas productoras de vitamina B5 nuevas y cuatrocientas cinco cepas productoras de alfa-amilasa para, posteriormente, someterlas a un cribado sistemático de alto rendimiento.

La alfa-amilasa es una enzima que presenta múltiples usos industriales, por ejemplo la elaboración de jarabes a partir de cultivos como el trigo, el arroz y la patata. Dado que se pueden generar numerosas cepas candidatas, resulta esencial aplicar un proceso de cribado rápido para seleccionar el microorganismo óptimo. Un socio del proyecto BASYNTHEC ha presentado dos solicitudes de patente para el uso de técnicas de alto rendimiento destinadas a seleccionar las cepas de B.subtilis con una producción de vitamina B5 óptima.

Además, el equipo de este proyecto realizó grandes avances en la investigación de los mecanismos implicados en la aparición de resistencias frente a un antibiótico de amplio espectro, la sublancina.

La eliminación de genes constituye un método eficaz para determinar su función, por lo que se identificaron numerosos genes implicados en el transporte y la resistencia a la sublancina. Sin duda estos datos representan un avance crucial para los tratamientos terapéuticos dado el fenómeno de la resistencia a antimicrobianos.

La investigación desarrollada en el proyecto BASYNTHEC sentó las bases para la producción de microorganismos simplificados y susceptibles de modificación según los requisitos de productividad. El diseño de fábricas bacterianas de última generación es inminente.

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Palabras clave

Bacillus subtilis, fábrica de células, gen, vitamina B5, alfa-amilasa, sublancina, microorganismo, producción
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