Bacterias actúan como fábricas microscópicas de compuestos químicos

El farneseno es un químico que se usa como base para producir desde suplementos alimentarios hasta combustible de avión. La artemisina se utiliza para tratar la malaria y el taxadieno es el ingrediente activo en tratamientos de quimioterapia para curar varios tipos de cáncer.

¿Tienen estos compuestos algo en común? Pablo Vargas, asistente de investigación del Centro de Investigación en Biotecnología del Tecnológico de Costa Rica (TEC), explica que todos estos químicos se pueden obtener usando bacterias.

La producción convencional de estas sustancias se hace en fábricas industriales usando reacciones químicas con componentes que pueden ser tóxicos o contaminantes. Sin embargo,la biotecnología ha permitido convertir a las microscópicas bacterias en fábricas vivientes de estas moléculas.

“Se usan bacterias porque crecen muy rápido y tienen pocos requisitos nutricionales”, detalla Vargas. Aunque no son los únicas, pues se usan también microalgas, o ciertos tipos de levaduras con el mismo fin.

Las bacterias son organismos unicelulares vivos que tienen una estructura muy simple. Esa característica facilita modificar su metabolismo, es decir, todas las reacciones químicas que ocurren en una célula, para que produzcan estos compuestos. Investigadores como Vargas modifican el ADN de las bacterias, tomando genes de otros organismos similares, para cambiar sus procesos internos de bacterias para que produzcan farneseno o taxadieno.

Y lo logran primero creando una ruta metabólica: se buscan en otros organismos genes que ayuden a modificar el metabolismo de la bacteria exactamente como se desea para que produzca el químico. Estos genes se pueden encontrar en el ADN de una manzana, un tomate o la levadura de cerveza.

Una vez creada esta ruta, se procede a insertar el ADN modificado en la bacteria usando varias técnicas complejas y especializadas.

Al final del proceso, se tiene un organismo modificado del que se obtiene el químico como producto residual: así como el cuerpo humano consume oxígeno y expele dióxido de carbono, estas bacterias pueden ajustarse para que consuman deshechos agroindustriales (el rastrojo de la piña, el bagazo de la caña de azúcar o las mieles del café) y fabriquen farneseno.

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Estas biofábricas de bacterias pueden producir sustancias que son escasas en la naturaleza o que son difíciles de obtener: la artemisina, que se extrae de la flor de la planta Artemissa annua, la cual se utiliza para tratar la malaria, se puede obtener en cantidades mayores usando esta técnica, ya que la flor contiene proporciones pequeñas de artemisina.

En el Centro de Investigación en Biotecnología del TEC se investiga cómo desarrollar un microorganismo que consuma desechos de la actividad agrícola para crear compuestos de alto valor. Esto significaría lograr un doble acierto: procesar estos residuos por medio de bacterias y que estas mismas produzcan sustancias como el farneseno.

Las bacterias modificadas para crear el compuesto son la E. coli y la Pseudomonas putida. Los investigadores del TEC utilizan ocho genes para crear la ruta metabólica y modificar el ADN de estas dos bacterias.

Costa Rica se une a otros países como Brasil y Estados Unidos donde ya se usan estas técnicas de biotecnología para crear biofábricas con microorganismos.