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DEPARTAMENTO DE AGROBIOLOGÍA Y MEDIO AMBIENTE
GRUPO DE BIOTECNOLOGÍA DE MACROMOLÉCULAS
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España

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Correo-e: inv92p5qcfo@ipn3otg_a.csic.es

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Presentación

 

Con aplicaciones en una amplia variedad de sectores, la biotecnología aplica principios científicos y técnicos en los organismos vivos para impulsar la innovación tecnológica. 

El grupo de Biotecnología de macromoléculas utiliza la tecnología del ADN recombinante y la biología sintética para la producción de biofármacos y otras macromoléculas de interés terapéutico, cosmético, agroalimentario y/o fitosanitario.

Una de las principales ventajas de la producción biotecnológica de biofármacos consiste en la posibilidad de disponer de una fuente prácticamente ilimitada de materia prima, sin el riesgo de transmisión de agentes infecciosos. La biología sintética y la producción biotecnológica de biofármacos incluso permite obtener moléculas modificadas para mejorar su actividad, vida media en circulación, mejorar su estabilidad o su perfil de seguridad. Sin embargo, su producción y manipulación es mucho más difícil y delicada y requieren de una gran pureza y una esterilidad alta.

Actualmente, el grupo recibe financiación del Ministerio para la producción de péptidos antimicrobianos más selectivos, menos tóxicos y con un menor impacto medioambiental, que puedan ser de utilidad en medicina y/o agricultura.

Aunque en los últimos años se ha intensificado la investigación sobre la aplicación de péptidos antimicrobianos naturales como alternativa a los antibióticos convencionales, todavía subsiste la necesidad de disponer de nuevos compuestos antimicrobianos, que sean activos frente a bacterias patógenas, y que además posean características adicionales apropiadas; como por ejemplo: espectro de acción amplio, toxicidad baja y estabilidad frente a proteasas.

El principal problema para la implementación y comercialización de los péptidos antimicrobianos reside en los elevados costes de producción, mediante los métodos de síntesis convencionales, y en su baja estabilidad. Por ejemplo, estos péptidos tienen un alto peso molecular, comparado con el de los antibióticos clásicos, y para lograr una mayor estabilidad y una menor toxicidad de estos compuestos, además de abaratar considerablemente el coste en su producción, los péptidos deben ser producidos como productos recombinantes, utilizando diversos microorganismos como biofactorías. Sin embargo, la expresión directa de péptidos antimicrobianos en microorganismos procariotas es normalmente difícil debido a la propia toxicidad de los péptidos hacia las bacterias recombinantes que los producen.

A pesar de que se han descrito numerosos procesos para producirlos en diferentes sistemas recombinantes; o mediante diversas estrategias para producirlos como proteínas de fusión (que faciliten la expresión y la purificación, además de conferirles mayor estabilidad y menor toxicidad), todavía no existe ningún proceso que haya permitido la implementación de péptidos antimicrobianos como anti-infectivos con una buena relación coste/beneficio, o a escala industrial. En nuestro grupo usamos principalmente microalgas para la biofactoría de proteínas y péptidos recombinantes, debido a su bajo coste y alto rendimiento.

 

Líneas de investigación

 

1. Desarrollo de estrategias para identificar nuevos péptidos antimicrobianos

Los péptidos antimicrobianos carecen de cualquier secuencia de amino-ácido consenso específica que esten asociados con la actividad biológica, pero la mayoría de ellos mantienen ciertas características comunes: una carga neta positiva y una estructura relativamente hidrofóbica y anfipática. Con el creciente número de genomas secuenciados y de dominio público, una metodología alternativa para la búsqueda de péptidos antimicrobianos consiste en analizar los genes y las proteínas a partir de bases de datos genómicas para, mediante herramientas bioinformáticas, predecir e identificar secuencias de aminoácidos que comparten similitudes y características moleculares con otros péptidos antimicrobianos conocidos.

2. Nuevas plataformas biotecnológicas para la expresión de proteínas recombinantes

El potencial uso masivo de compuestos naturales, como los péptidos antimicrobianos, se ve obstaculizado por la limitada cantidad que se puede extraer de los organismos vivos que los producen. La expresión directa de los péptidos antimicrobianos recombinantes es, por lo general, difícil, ya que el péptido suele ser tóxico para los propios microorganismos que lo producen. En nuestro grupo usamos la biología sintética y estamos particularmente interesados en microalgas, como Chlamydomonas reindhartii, cianobacterias, u otros organismos fotosintéticos genéticamente accesibles, ya que son excelentes plataformas para la expresión de aquellas proteínas recombinantes donde el escalado, la seguridad biológica y los costes reducidos son importantes.

3. Proteínas terapéuticas no tradicionales

La tecnología IgY es una alternativa ecológica y económica para la industria farmacéutica. Los anticuerpos IgY específicos de antígeno pueden producirse a gran escala a partir de los huevos puestos por gallinas inmunizadas con los antígenos seleccionados para la producción de productos nutracéuticos y preparaciones biomédicas. Además de ser respetuosa con el medioambiente, la tecnología IgY tiene muchas aplicaciones interesantes que se pueden desarrollar a través de la investigación y que pueden ser comercializados rápidamente por la industria.