Los organismos unicelulares y pluricelulares son susceptibles de ser utilizados en la biotecnología como biofábricas o biorreactores, que son cultivos de organismo vivos que se manipulan o reproducen bajo condiciones controladas de laboratorio.

Los seres vivos como biorreactores

Por
Juan Bautista López Ortiz
Profesor Facultad de Ciencias

Desde sus inicios en la vida sedentaria, el hombre ha visto en los seres vivos su principal alternativa para la obtención de bienes y servicios que le permitan, no sólo su seguridad alimentaria, sino otros elementos para su mejor estar. Es así como se inicia la biotecnología de primera generación con la domesticación y mejoramiento genético de animales y plantas, a través del proceso de selección artificial.

Otro avance importante se da cuando el hombre implementa técnicas que le posibilitan manipular y mantener células en cultivos bajo condiciones controladas de laboratorio. Este hecho le permite convertir a los seres vivos en verdaderos biorreactores que, complementados con la técnica de DNA recombinante, brinda un panorama diverso e ilimitado de posibilidades para la obtención de bienes y servicios que llegan a suplir diferentes campos, para alcanzar una mejor calidad de vida para los seres humanos.

Las granjas farmacéuticas

La industria biotecnológica ha usado como soporte los cultivos celulares en biorreactores, donde bacterias, hongos y células vegetales y animales son obligadas a producir sustancias de interés farmacéutico e industrial. Pero, cuando la técnica experimental de transgénesis se aplica a organismos superiores, como plantas y animales, surge otro concepto que involucra un nuevo nivel: Las Granjas Farmacéuticas. En ellas, se puede cultivar in situ plantas productoras de fármacos o crear mamíferos domésticos como ovejas, cabras, vacas y cerdos transgénicos que potencian la producción de proteínas o sustancias terapéuticas para la salud humana.
Una granja farmacéutica se inicia con la preparación de un fragmento de DNA que contenga un gen de interés unido a una región reguladora, la cual se introduce en el genoma receptor mediante los métodos de biología molecular, actualmente disponibles. Unos de los campos promisorios de las granjas farmacéuticas es la producción de vacunas comestibles: las plantas o los árboles cultivados pueden producir frutos in situ que sirvan de vacunas a las personas que la consuman.

Este sistema, además de facilitar la producción de vacunas, rebajaría los gastos en los procesos de conservación, transporte y en los materiales para su aplicación; específicamente, se evitaría el uso de jeringas que son una fuente de contaminación. Otra ventaja, permitiría evitar el surgimiento de procesos autoinmunes inducidos por el proceso de vacunación, como son: la diabetes tipo I, la esclerosis múltiple y la artritis reumatoidea. Es de anotar que, el proceso de producción de vacunas comestibles, se puede realizar también en tubérculos donde se pueden producir sustancias capaces de proteger de microorganismos, como los virus, y de bacterias patógenas, como el cólera.
En este campo, no sólo progresan las investigaciones sobre vacunas comestibles. También se están enfocando los esfuerzos en la consecución de alimentos comestibles de alto valor nutritivo, dentro de los cuales se puede nombrar el famoso arroz dorado que contiene beta-caroteno, un precursor de la vitamina A. De otro lado, se están diseñando plantas que contengan altas concentraciones de elementos minerales como el hierro, en cereales como el trigo y maíz, en tubérculos como la papa y en raíces como la yuca.

Animales como biorreactores

En el área animal, ya se están estableciendo las primeras granjas farmacéuticas en las que se crean y crían vacas, cabras, ovejas y cerdos transgénicos, que producen proteínas terapéuticas humanas en la leche. En estos casos, la estrategia de introducción del gen foráneo se acompaña de reguladores génicos, los cuales se expresan específicamente en el tejido mamario, como son la lactoglobulina y la caseína; dicha estrategia asegura que el gen introducido sólo se exprese en las células de las glándulas del animal transgénico.

En las granjas farmacéuticas, se ha logrado producir proteínas terapéuticas humanas como alfa-1-antitripsina, proteína C, factor VIII y IX de coagulación, antitrombina III, entre otras. Es importante señalar que el organismo transgénico no resulta perjudicado ni en su desarrollo ni en su fisiología, ya que el gen humano sólo se expresa en las células de las glándulas mamarias debido al regulador especifico al que está asociado. Es por eso que un organismo, en este caso un mamífero doméstico, puede estar sirviendo como un eficiente reactor, sin que su desarrollo ontogenético se vea perjudicado.

Las primeras granjas farmacéuticas han sido establecidas por compañías biotecnológicas, tales como: Pharmaceutical Proteins Ltd, en Escocia, que posee más de 1500 ovejas; Genzyme trangenics, de Estados Unidos, que tiene por encima de 1000 cabras; Gene Pharming Europe, en Holanda, que trabaja con vacas. Otras compañías han implementadolos cerdos transgénicos, dada las ventajas que presenta, como son: su corto período de gestación, el alto número de descendientes y la abundante lactancia.

Algunos animales domésticos usados como biorreactores:

Vacas: la gran producción de leche en las vacas (10000 litros/año y 35 gramos de proteínas por litro) las convierten en poderosos biorreactores. Desde 1991 se han obtenido vacas transgénicas productoras de lactoferrina. Otros productos obtenidos son la leche libre de beta-lactoglobulina, lo cual le confiere semejanza con la leche materna humana, y la leche libre o baja en lactosa, que puede ser tomada por personas con intolerancia congénita a ésta.

Cabras: se han constituido como buenos biorreactores para la producción de proteínas humanas, ya que producen cuatro litros de leche por día.

Ovejas: Las ovejas transgénicas que existen en la actualidad, han sido diseñadas para la producción de alfa-antitripsina, la cual es necesaria para aquellos pacientes que sufren de enfisema hereditario. Otra proteína producida en ovejas es el factor VIII y el factor IX de la coagulación, fundamentales en el manejo de personas hemofílicas que, por causa hereditaria, no poseen algunos de estos factores.

Gallinas: En el instituto Roslin de Edimburgo se obtuvo una gallina transgénica que produce en el huevo una proteína antineoplasica.

Cerdos: Además de las proteínas terapéuticas producidas en cerdos, éstos han sido considerados con gran expectativa para la producción de órganos como corazón, riñón e hígado, con el fin de ser usados en transplantes humanos (xenotransplantes).