Biotecnología

Agrobacterium y vacunas comestibles

Por noviembre 14, 2018 No hay comentarios
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Esta semana hablaremos de la parte más verde de la biotecnología: la modificación genética de plantas, utilizando una bacteria típica del suelo. ¿Cómo podemos aprovechar la capacidad infectiva de una bacteria para llevar a cabo modificaciones genéticas? ¿Para qué puede ser útil generar una planta transgénica? ¿Un ejemplo? La producción de vacunas comestibles. ¡Sigue leyendo!

Empezaremos hablando del género bacteriano Agrobacterium. Estas bacterias que habitan en el suelo tienen la capacidad de infectar a las plantas a través de pequeñas heridas. Además, son capaces de insertar su material genético en el genoma de las células vegetales e inducir el desarrollo de un tumor en la planta. Mientras que la especie Agrobacterium tumefaciens origina el tumor o callo en la parte más baja del tallo, Agrobacterium rhizogenes lo hace en las raíces.

 ¿Cómo llevan a cabo este proceso?

Estas bacterias constan de un plásmido, que no es más que una molécula de ADN circular, que contiene diferentes genes y que recibe el nombre de plásmido Ti (A. tumefaciens) o Ri (A. rhizogenes).

https://bit.ly/2PTgJXY

Todo comienza cuando una planta, por el motivo X que sea, se daña y sufre pequeñas heridas. A través de estas heridas se liberan sustancias como compuestos fenólicos y monosacáridos que van a atraer a las bacterias Agrobacterium que pululan por esa zona del suelo. Una vez la bacteria está en contacto con la planta es capaz de introducir,  a través de las heridas, una serie de genes que se agrupan en una región conocida como T-DNA del plásmido. Estos genes, ya insertados como genes propios en el DNA vegetal, producen hormonas de crecimiento en gran cantidad y sin ningún tipo de control. Esta sobreproducción es la que induce el crecimiento tumoral en la planta.

Para llevar a cabo todo este proceso el plásmido Ti contiene también genes Vir, de virulencia. Mientras que algunos son necesarios para el reconocimiento de la célula vegetal, otros están implicados en el transporte del T-DNA al interior de las células vegetales o en su inserción en el DNA de la planta.

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0885576511000580

¿Cómo nos aprovechamos nosotros de esta capacidad de la bacteria?

Teniendo en cuenta que con esta bacteria se logró generar la primera modificación genética en una planta, ya en el año 1983, el conocimiento sobre ella es ya bastante amplio. Si cambiamos la región del T-DNA por nuestro gen o genes que queremos introducir en el vegetal, conseguiremos que este se introduzca en el DNA de la planta. De esta forma, la planta nos estará produciendo una proteína de interés, la producida a partir de dicho gen.

¿Por ejemplo?

Es muy típico usar las plantas a modo de biorreactor. Es decir, que la planta te produzca una proteína y tú solo tengas que aislarla y purificarla para posteriormente usarla. Las plantas se han utilizado para producir vacunas, anticuerpos, y otras moléculas de interés terapéutico o biomédico que se utilizan en la actualidad.

A modo de resumen: seleccionaríamos un fragmento vegetal, y jugando con las concentraciones de hormonas vegetales podríamos inducir que se formara un callo. Este callo es infectado con nuestras bacterias Agrobacterium modificadas genéticamente. Tras seleccionar los callos que han insertado el gen de interés en su genoma, solo debemos inducir la regeneración de una nueva planta jugando de nuevo con las concentraciones de hormonas del medio de cultivo. Por último, solo hay que crecer las plantas transgénicas en un invernadero para obtener una producción  gran escala de la proteína de interés, que solo deberá ser aislada y purificada de los vegetales.

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http://apuntesbiotecnologiageneral.blogspot.com/

A parte de esto y con un proceso idéntico al anterior, la modificación genética de las plantas, que también se puede realizar mediante otras metodologías como la biobalística o la electroporación, puede ser útil para otros fines. Desde generar flores de distintos colores (las rosas azules) , pasando por cultivos resistentes a sequías o plagas (Cultivos Bt) , hasta vegetales transgénicos con propiedades nutricionales mejoradas (el famoso arroz dorado). Además, esta técnica nos permite generar las ya famosas vacunas comestibles.

¿Qué es una vacuna comestible?

El concepto hace referencia a que la vacuna sea una parte comestible de la planta, por ejemplo, y sin ir más lejos, un plátano. Este plátano produce la proteína que va actuar como vacuna, estimulando tu sistema inmune contra un patógeno. De esta forma, evitas la inyección de esta proteína.

Aunque parezca una idea, como poco curiosa, tiene un gran sentido. El principal problema de las vacunas tradicionales es que necesitan ser almacenadas en frío, además de que son caras de producir. Ambos aspectos complican su llegada a países con menos recursos. Las vacunas comestibles, además de ser baratas (casi el mismo coste que supone cultivar un cultivo cualquiera), no requieren frio, y no se necesita personal capaz de administrar la vacuna, lo que a su vez reduce los problemas higiénicos de usar jeringuillas de forma incorrecta.

¿Cómo hacemos una vacuna comestible?

Utilizando, por ejemplo, Agrobacterium. Además de cambiar la región del T-DNA de estas bacterias por el gen de la proteína “vacuna”, solo tienes que dirigir su inserción en las células de los frutos (parece complicado, pero no lo es). De esta forma, la fruta contendrá tu vacuna, y solo con su recolección, y posterior ingesta, sería suficiente para realizar la vacunación.

Aunque se ha depositado una gran esperanza en el éxito de estas vacunas en países menos desarrollados, por el momento tiene bastantes problemas que todavía deben ser solucionados. Entre ellos tenemos la dificultad de calcular cuál es la dosis de fruta que se debería ingerir, la variabilidad de proteína “vacuna” entre una fruta y otra, y la limitación de usar partes comestibles de la planta que no requieran cocción (puesto que las altas temperaturas degradarían estas proteínas “vacuna”).

¿Por el momento? Esperar y confiar en los sorprendentes avances de la biotecnología.

¿Te ha gustado el post? ¿Has aprendido algo nuevo? ¿Quieres conocer más al detalle este asunto? No dudes en dejar un comentario o ponerte en contacto a través de maria@mariairanzobiotec.com para más dudas.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Diana Carranza Domínguez.Trasformación de células vegetales. Obtención de plantas transgénicas. http://ciencia-en-red.fisimur.org/biologia/Transformacion%20de%20celulas%20vegetales%20obtencion%20de%20plantas%20transgenicas.pdf

Cristina Díaz Granados, Alejandro Chaparro-Giraldo (2012). Plant genetic transformation Methods. Rev. U.D.C.A Act. & Div. Cient. 15(1): 49 – 61. http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0123-42262012000100007

 

 

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