Unidad Irapuato: vigésimo aniversario

Producción de vacunas y compuestos farmacéuticos en plantas transgénicas

Aunque las plantas se han utilizado por miles de años con fines medicinales, ha sido recientemente que por medio de la ingeniería genética se han utilizado como biofabricas o biorreactores para producir diversos compuestos de interés farmacéutico. Dado que la demanda por estos compuestos va en aumento en todo el mundo, el uso de esta tecnología también esta cada vez mas extendido. Actualmente, el alto costo de muchos compuestos farmacéuticos limita su disponibilidad y aplicación. Los producidos en plantas transgénicas son, por el contrario, baratos para producir y almacenar, de facil escalamiento para producción en masa y mas seguros que los derivados de otros sistemas. En este artículo se analiza el avance en este campo. El uso de reactores o biorreactores para la producción a nivel industrial de determinadas sustancias no es nuevo. Gran cantidad de compuestos de diversos tipos (incluyendo farmacéuticos) se ha estado produciendo por muchos años en diversos sistemas. Esto fue posible debido a que la mayoría de los genes de cualquier origen se puede expresar en sistemas heterólogos. El sistema de expresión ideal sería el que produce el material en mayor cantidad, mas seguro y biológicamente mas activo con el costo mas bajo. El uso de células de mamíferos modificadas con técnicas de DNA recombinante tiene la ventaja deproducir compuestos idénticos a los naturales; sin embargo, cultivar estas células es muy costoso y se puede realizar solamente en escala limitada.

Caries dental; antígeno I o II de S. mutants Diagnóstico; IgG anti-humano Tratamiento para cancer; antígeno carcinoembriónico Tratamiento para cancer; antígeno carcinoembriónico Tratamiento para cancer; antígeno carcinoembriónico Tratamiento para cancer; antígeno carcinoembriónico Tratamiento para linfoma de células B; vacuna de idiotipos Cancer de colon; antígeno de superficie

procesar plantas y sus productos a escala industrial. En tercer lugar, el requisito de la purificación del compuesto puede ser eliminado cuando el tejido de la planta que contiene la proteína recombinante se utiliza como alimento (como en el caso de las vacunas comestibles, vease mas adelante). En cuarto lugar, se puede dirigir a las proteínas recombinantes a determinados compartimientos intracelulares, o expresarlos directamente en esos compartimientos (como por ejemplo el cloroplasto). En quinto lugar, se puede producir la proteína recombinante en plantas a escala industrial. Finalmente,los riesgos a la salud que se presentan por posible contaminación del producto recombinante con patógenos humanos son mínimos. Hay dos areas en donde esta tecnología esta teniendo un impacto importante: en la producción de anticuerpos y sus receptores y en la producción de vacunas comestibles.



Anticuerpos en plantas transgénicas
Desde hace mas de diez años, las plantas han demostrado ser sistemas versatiles de producción para muchas formas de anticuerpos como IgG e IgA, IgG/IgA quiméricos y otros. Las plantas tienen un gran potencial como fuente virtualmente ilimitada de anticuerpos monoclonales baratos (llamados ¨planticuerpos¨) para terapia humana y animal (tabla 1). la desventaja de originar productos que no son exactamente iguales a los de origen natural. Por ejemplo, las proteínas que generalmente son glucosiladas (diversos azúcares unidos a la molécula) en seres humanos no son glucosiladas por bacterias. Ademas, las proteínas humanas que se expresan en altos niveles en Escherichia coli adquieren con frecuencia una conformación artificial y son mas propensas a precipitar en forma intracelular debido principalmente a la carencia de puentes disulfuro y a un plegamiento inadecuado. La producción de proteínas recombinantes en plantas tiene muchas ventajas potenciales para generar compuestos farmacéuticos de importancia en medicina clínica. En primer lugar, los sistemas vegetales son mas económicos que la infraestructura industrial utilizada ensistemas de fermentación o en biorreactores. En segundo lugar, ya esta disponible la tecnología para cosechar y La mayoría de los anticuerpos expresados hasta la fecha han sido en tabaco, aunque también se han utilizado papa, soya, alfalfa, arroz y trigo1 . La ventaja principal de usar hojas (como en tabaco y alfalfa) para producir el anticuerpo es su rendimiento. Tanto la alfalfa como el tabaco pueden ser cosechados varias veces al año, con una producción potencial de biomasa por año de 17 toneladas/ha y mayor que 50 toneladas/ha, respectivamente. En contraste, la producción maxima de trigo, arroz o maíz difícilmente rebasa las 6 toneladas/ha. Otras ventajas del tabaco incluyen su facilidad para la manipulación genética, la producción de un gran número de semillas (hasta un millón por planta) y la imperiosa necesidad de explorar otros usos para este cultivo. Los anticuerpos producidos en plantas son bastante estables tanto a temperatura ambiente3 como a 4ºC. El material vegetal que contiene al anticuerpo se puede 367


Proteínas expresadas Tabla 2. Proteínas con aplicaciones para vacunas humanas o animales expresadas en plantas transgénicas.