microbial factories cell producers unautes micronautes insulin

Fàbriques en miniatura

Fàbriques en miniatura

Microorganismes i fàbriques, què tenen a veure?

És ben sabut que les proteïnes d’origen humà tenen un alt valor farmacèutic; són molt preuades i la seva obtenció és difícil a partir de recursos naturals. Els diabètics, per exemple, havien de recórrer tradicionalment a dosis d’insulina (hormona encarregada de la regulació de glucosa en sang) extretes de pàncrees de porc o vaca.  Actualment disposem de tecnologies basades en microorganismes que ens serveixen per a fabricar proteïnes d’interès a un baix cost.

Així doncs, els microorganismes també tenen proteïnes que ens serveixen a les persones?

No exactament. El desenvolupament de les tecnologies d’ADN recombinant a finals dels anys 70 i la seva aprovació per l’FDA a principis dels 80 va permetre que avui en dia disposem d’una àmplia gamma de productes farmacèutics adaptats a les nostres necessitats i sense un dilema moral pel que fa a l’experimentació o ús d’animals.

Però anem per parts; què són les tecnologies d’ADN recombinant?

Com ja vam introduir a l’article esquiant entre bacteris, podem modificar lleugerament alguns microbis perquè produeixin proteïnes d’interès. L’expressió de noves proteïnes s’anomena expressió heteròloga. De manera simplificada, el procés és el següent:

  1. Es selecciona un microorganisme (bacteri o llevat) d’interès que no causi infeccions, intoxicacions ni altres afectacions a humans i animals. Als microorganismes amb bon historial i sense casos de patogènesis se’ls acostuma a assignar l’etiqueta de GRAS (Generalment Reconegut com A Segur). Són necessaris estudis exhaustius del microorganisme en sí i la seva maquinària cel·lular per a poder continuar.
  2. Es busca quina seqüència codifica la proteïna d’interès i, si cal, s’adapta a l’ús de codó del microorganisme que farem servir. Per entendre’ns, és com si traduíssim les instruccions de fabricació al seu propi llenguatge perquè el resultat final sigui com l’original.
  3. Introduïm el nostre gen a través d’un vector i el microorganisme l’expressa la proteïna com si fos seva. Només quedarà purificar-la.

L’ús de cèl·lules de mamífer, planta o insecte pot facilitar els estudis de seguretat i compatibilitat per produir proteïna. L’únic punt feble és que aquests cultius creixen molt lentament i no són tant rendibles a l’hora de produir en massa com els bacteris o llevats. Actualment, la majoria de proteïnes terapèutiques es produeixen en bacteris o línies cel·lulars de mamífer. A més de l’insulina, que es produeix en Escherichia coli, l’expressió heteròloga s’utilitza per sintetitzar components de vacunes. Per exemple, els antigens (recordeu el nostre article sobre vacunes i antigens?) usats en les vacunes per l’hepatitis B, el hantavirus o el virus del papiloma són produïts amb el llevat Saccharomyces cerevisiae, el mateix que fem servir per fermentar pa i cervesa!

I aquí no acaba la cosa, l’expressió heteròloga dóna molt més de si!

La possibilitat de produir proteïnes personalitzades en sistemes d’expressió ha obert la porta d’infinitat d’estudis en línies de recerca d’àmbit ambiental, industrial o clínic! Per exemple…

  • Imagineu que podem afegir un trosset d’ADN a una proteïna i fer que sigui fluorescent. Això permet estudiar quina és la localització exacta de la proteïna dins de la cèl·lula o en un teixit, així com també determinar si en certes condicions la nostra proteïna es produeix o no. Ens pot servir per estudiar el comportament de proteïnes relacionades amb el càncer o altres malalties.
  • També podem produir elevades quantitats d’enzims com per exemple les cel·lulases, encarregades de trencar la cel·lulosa en molècules més petites. Les cel·lulases són components crucials en processos industrials com el tractament de cotó, la fabricació de paper, l’extracció de sucs o la preparació d’additius alimentaris per animals.

I aquests només són dos exemples, s’us acudeixen aplicacions interessants? Feu-nos-les saber!

 

Referències:

  • Human insulin receives FDA approval. FDA Drug Bull. 1982 Dec; 12(3):18-9.
  • Reena A, Munivenkatappa S, Muniveerappa B, Vinayagamurthy B. (2016). An Overview of Heterologous Expression Host Systems for the Production of Recombinant Proteins. Advances in Animal and Veterinary Sciences. 4. 346-356. 10.14737/journal.aavs/2016/4.7.346.356.
  • Priti N Desai, Neeta Shrivastava, Harish Padh. (2010). Production of heterologous proteins in plants: Strategies for optimal expression. Biotechnology Advances. 28(4):427-435. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2010.01.005
  • Bhat MK. Cellulases and related enzymes in biotechnology. Biotechnol Adv. 2000;18:355–383. Link. doi: 10.1016/S0734-9750(00)00041-0

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *