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Las plantas como biorreactores o fábricas de moléculas

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El término “fábrica de moléculas” o “molecular pharming” se refiere al empleo de plantas para producir moléculas interesantes para la industria, como la farmacéutica, química, etc. En este tipo de cultivos transgénicos se trata de modificar genéticamente a las plantas con el fin de alterar sus rutas metabólicas y así producir el compuesto de interés o bien introducir genes cuyos productos nada tienen que ver con el metabolismo vegetal. Como ciertos biopolímeros, enzimas y fármacos proteicos.

Las plantas pueden ser usadas como fábricas de fármacos, ya que es posible expresar en estos organismos genes de cualquier origen, inclusive humanos. Los sistemas de producción de fármacos como proteínas recombinantes actualmente emplean bacterias, levaduras y células de mamífero en cultivo, pero cada uno de estos sistemas presenta sus limitaciones. Las ventajas de las plantas superan a las de los sistemas mencionados, ya que incluyen los bajos costos, la producción a gran escala, la falta de contaminación con patógenos y la posibilidad de obtener una molécula igual, en la mayoría de los casos, a la deseada.

Tabla: comparación de los sistemas de producción de fármacos como proteínas recombinantes1  

Sistema Costo de producción Costo de almace
namiento
Tiempo de producción Capacidad de producción a gran escala Calidad del producto2 Riesgos de contaminación
Bacterias Bajo Medio Corto Alta Intermedia Endotoxinas
Levaduras Medio Medio Medio Alta Intermedia Muy bajo
Células de mamífero Alto Alto Largo Muy baja Muy buena Virus y priones
Animales transgénicos Alto Alto Muy largo Baja Muy buena Virus y priones
Plantas transgénicas Muy bajo Muy bajo Largo Muy alta Buena Muy bajo

ver cuadro

1Los fármacos que actualmente se sintetizan como proteínas recombinantes y se encuentran disponibles en el mercado, se producen en bacterias, levaduras o células de mamífero. Los productos recombinantes obtenidos de animales o plantas transgénicas están siendo evaluados para su uso en humanos.

2Se refiere a cuánto se asemeja a la proteína original en su estructura y función, y en términos  generales, ya que la expresión de ciertas proteínas simples y no glicosiladas puede realizarse con éxito en bacterias y levaduras.

Además de hormonas y enzimas de interés farmacéutico, resulta particularmente interesante la producción de anticuerpos y vacunas en plantas. Con respecto a los anticuerpos, se emplean en el desarrollo de métodos de diagnóstico y tratamiento de ciertas enfermedades, como el cáncer. Las plantas permiten la producción de inmunoglobulinas completas y funcionales, capacidad hasta ahora limitada al cultivo de células de mamífero. En cuanto a las vacunas, además de las ventajas ya mencionadas, la producción en plantas ofrece la posibilidad de generar vacunas comestibles, que resultan más baratas, estables y fáciles de administrar. Hay muchas vacunas comestibles que se están desarrollando en el laboratorio, y algunas ya se están ensayando en humanos, con resultados satisfactorios. Entre estos desarrollos cabe destacar las vacunas contra la rabia, la hepatitis B, el cólera, producidas en espinaca, lechuga y papa, respectivamente.

Tabla: Producción de proteínas de interés farmacéutico en plantas 1

Planta

Proteína Aplicación
Tabaco Proteína C Anticoagulante
Canola Hirudina Inhibidor de trombina (anticoagulante)
Tabaco Citoquina G-MCSF Neutropenia
Tabaco, girasol Hormona de crecimiento Déficit en hormona de crecimiento
Tabaco Eritropoyetina Anemia
Tabaco Factor de crecimiento epidérmico Cicatrización y control de la proliferación celular
Arroz, nabo Interferón alfa Tratamiento de la hepatitis B y C
Tabaco Interferón beta Tratamiento de la hepatitis B y C
Tabaco, papa Sero-albúmina Cirrosis, cirugía, quemaduras
Tabaco Hemoglobina Sustituto sanguíneo
Tabaco Colágeno Cirugía plástica, tratamiento de heridas
Arroz Alfa1-antitripsina Fibrosis quística, deficiencia hepática y hemorragia
Maíz Aprotinina Transplantes
Papa Lactoferrina Antimicrobiano
Tabaco, soja Anticuerpos Diagnóstico, cáncer
Espinaca Proteína del virus de la rabia Vacuna contra la rabia (2)
Lechuga Proteína del virus de la hepatitis B Vacuna contra la hepatitis B (2)
Papa Toxina B Vacuna contra el cólera (2)
Papa Proteína del virus Norwalk Vacuna contra gastroenteritis causada por el virus Norwalk (2)
Papa Toxina LTB Vacuna contra Escherichia coli enterotóxica (2)

1 Ninguno de estos productos se encuentra disponible en el mercado. La mayoría de ellos están siendo evaluados para su uso en humanos.
2 Se incluyen sólo aquellas vacunas que se están ensayando en humanos. 

Documento: las plantas como fábricas de moléculas terapéuticas

 

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