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Bioingeniería de medicamentos: producción de polisacáridos

Podría reemplazarse la extracción de tejidos animales por bacterias modificadas.

La modificación genética de microorganismos, como la bacteria Escherichia coli, puede conducir a la fabricación rápida de estos compuestos a través de la fermentación bacteriana.

Los glicosaminoglicanos sulfatados (GAG) son una clase de importantes productos biológicos que actualmente se fabrican mediante extracción de tejidos animales.

El sulfato de condroitina (CS) es un GAG utilizada en productos farmacéuticos y nutracéuticos para mejorar los cuadros de artritis y artrosis. Actualmente se obtiene de cartílago animal, principalmente de la tráquea de los bovinos.

Aunque tales métodos son insostenibles y propensos a la contaminación, los métodos de producción sin animales no han surgido como alternativas competitivas debido a las complejidades en la ampliación, el requisito de múltiples etapas y el costo de los cofactores y la purificación.

Un nuevo estudio publicado por Nature Communications muestra que es posible producir estos polisacáridos de forma libre de animales sin cambiar estructuralmente, a través del desarrollo de fábricas de células microbianas únicas capaces de realizar la biosíntesis completa en un solo paso del sulfato de condroitina.

La bacteria Escherichia coli fue modificada genéticamente para producir los tres componentes necesarios para la producción de CS: condroitina, donante de sulfato y sulfotransferasa.

Este documento proporciona la prueba de concepto de que todas estas moléculas pueden ser producidas utilizando enfoques de bioingeniería.

Los próximos pasos serán hacer otros productos naturales de origen animal, como versiones de condroitina y heparina que son derivadas de intestinos de cerdo. El sulfato de dermatán y el sulfato de queratán también están en el horizonte.

El trabajo del Rensselaer Polytechnic Institute, EE. UU., desarrolló un proceso que podría llegar a ser rentable con otros GAG de grado farmacéutico, como los que se usan como anticoagulantes. Sin embargo, todavía no es competitivo en costos con los GAG extraídos directamente del tejido animal.

La E. coli genéticamente modificada se usa para hacer una larga lista de proteínas medicinales, pero la ingeniería metabólica para lograr que las bacterias produjeran incluso las más simples de esta clase de GAG ​​sulfatados, ha sido más difícil.

La primer proteína recombinante aprobada como medicamento fue la insulina, en 1982, para el tratamiento de pacientes con diabetes melitus. Hasta ese entonces los pacientes debían inyectarse insulina extraída del páncreas de vacas o cerdos; hoy varios laboratorios farmacéuticos producen insulina humana, tanto a partir de bacterias como a partir de levaduras

La investigación del Rensselaer abre nuevas vías en varios campos, como la terapéutica y la medicina regenerativa. Estas disciplinas necesitan un aporte sustancial de moléculas específicas durante el envejecimiento y las enfermedades, y que son obtenidas de fuentes animales.