El futuro de la agricultura molecular: las plantas como biofábricas de productos industriales
El uso de plantas genéticamente modificadas para producir proteínas es un recurso en expansión para las industrias farmacéutica y alimentaria
La agricultura molecular, también conocida como molecular farming, es una rama de la biotecnología que utiliza plantas genéticamente modificadas como biofábricas para producir proteínas recombinantes y otros metabolitos secundarios de alto valor. Esta técnica ha ganado relevancia por su potencial para ofrecer soluciones económicas y escalables en sectores como la biomedicina, la industria y la alimentación.
Utilizando la ingeniería genética se puede lograr que las plantas expresen genes específicos que codifican proteínas o moléculas de interés, como anticuerpos, enzimas o proteínas alimentarias. Este enfoque es particularmente atractivo porque las plantas pueden producir grandes cantidades de biomasa a bajo costo y no presentan riesgos de patógenos humanos o animales, a diferencia de sistemas basados en células animales. Además, se puede integrar en infraestructuras agrícolas existentes, como campos y invernaderos, lo que reduce la necesidad de biorreactores costosos.
Para modificar genéticamente las plantas se emplean técnicas como la transferencia genética estable, la expresión transiente o la transformación de cloroplastos.
La transferencia genética estable involucra la integración permanente del gen de interés en el genoma nuclear o de cloroplastos de la planta. Se utilizan métodos como la transformación mediada por Agrobacterium, que utiliza bacterias para transferir DNA, y el bombardeo de partículas, que dispara DNA recubierto en partículas microscópicas. Esto permite que todas las generaciones de la planta expresen la proteína.
En la expresión transiente, en cambio, el gen se introduce temporalmente en las células de la planta sin integrarse en el genoma, a menudo usando vectores virales. Esto es útil para producciones rápidas, como en ensayos clínicos, pero puede no ser tan estable a largo plazo.
A través de la transformación de cloroplastos se inserta el gen en el DNA del cloroplasto, lo que puede resultar en altos niveles de expresión y es especialmente útil para proteínas complejas, ya que evita problemas de glicosilación no deseada.
Plantas como tabaco, maíz, arroz y Camelina sativa son comúnmente utilizadas debido a sus características agronómicas y facilidad de transformación.
Aprovechando la capacidad de las plantas para sintetizar grandes cantidades de proteínas, se pueden conseguir enzimas para diversos productos y procesos industriales, como detergentes, textiles, curtido de pieles, papeleras y alimentos,
El desarrollo de proteínas alternativas a productos de origen animal, como proteínas lácteas y de huevo para alimentos plant- based es una propuesta interesante para la industria alimentaria. También se han producido factores de crecimiento para carne cultivada, una aplicación emergente que podría reducir costos en la producción de carne celular.
La producción de biológicos como monoclonales tuvo un ejemplo notable es ZMapp, un tratamiento para ébola producido en plantas de tabaco, utilizado durante el brote de 2014-2016. Otros usos incluyen la producción de insulina, albúmina sérica humana y anticuerpos neutralizantes contra el HIV.
Hasta el presente, solo un producto biofarmacéutico derivado de plantas, la taliglucerase alfa (Elelyso) para el tratamiento de la enfermedad de Gaucher, ha sido aprobado para su comercialización por la FDA (Food and Drug Administration) de EE. UU. Una vacuna contra el COVID, Covifenz, fue aprobadá en Canadá pero ya no está disponible.
La agricultura molecular parece ser una herramienta prometedora para abordar necesidades globales en salud, industria y alimentación, con un crecimiento notable en los últimos años. Sin embargo, enfrenta desafíos como problemas regulatorios relacionados con organismos genéticamente modificados, potencial flujo genético a plantas silvestres, y la necesidad de asegurar la pureza y consistencia del producto. Además, la percepción pública puede ser un obstáculo, especialmente en regiones con restricciones a transgénicos
Sin embargo, se espera que, con el tiempo, se integre más en la producción de fármacos, alimentos sostenibles y otros productos industriales, especialmente en países en desarrollo donde puede ofrecer soluciones económicas.