Projecte H2020 NEWCOTIANA: Desenvolupament de cultius multipropòsit de Nicotiana per a l'agricultura molecular mitjançant noves tècniques de fitomillorament

La biotecnologia vegetal té un paper emergent en la producció de medicaments de molècules petites, productes biològics (vacunes i terapèutics) i reactius de diagnòstic. Ofereix una alternativa escalable i de baix cost a les plataformes de fabricació tradicionals basades en cèl·lules microbianes i animals. A més, pot abordar els desafiaments causats per la distribució i l'emmagatzematge de medicaments, especialment a regions del món amb cadenes de producció incompletes. Noves varietats de plantes de tabac per a la producció de medicaments Les plantes de tabac són molt apreciades com a biofàbriques de plantes a causa del seu potencial com a fonts valuoses de compostos d'alt valor. Tot i això, en estar associat a la fabricació de productes per fumar, el cultiu del tabac està en continu declivi a Europa. El projecte finançat per la UE Newcotiana(S'obre en una finestra nova).

El projecte es va proposar canviar aquesta percepció mitjançant el desenvolupament de varietats competitives de Nicotiana que es puguin utilitzar per a productes no fumadors, creant una plataforma de producció adequada per a la bioeconomia de la UE i aportant sostenibilitat a un cultiu tradicional. El consorci va treballar amb dues espècies de plantes, Nicotiana tabacum, el tabac cultivat normalment, i Nicotiana benthamiana, una mena de tabac silvestre australià. Per aprofitar al màxim el potencial d'aquestes espècies com a biofàbriques, els científics van haver d'incorporar trets específics associats amb l'estabilitat, sostenibilitat i rendiment de compostos d'alt valor. Eines per dissenyar noves característiques de la planta Atès que no era possible generar aquests trets a través dels mètodes tradicionals de millora de cultius, el consorci va desenvolupar eines per facilitar la millora accelerada de biofàbriques de plantes. «Durant segles, hem criat les nostres plantes utilitzant tècniques tradicionals de millora genètica per produir més i millors aliments, o per resistir els patògens, però no per millorar les biofàbriques de medicaments», destaca el coordinador del projecte, Diego Orzáez.

Noves tècniques de millorament, inclosa l'edició del genoma, van millorar les plantes per utilitzar-les en biofàbriques en un temps rècord. Els investigadors van dissenyar plantes de tabac que no floreixen al camp, però estalvien l'energia per augmentar-ne la biomassa. A més, van dissenyar aquestes plantes per evitar la glicosilació no desitjada o per reduir l'activitat de la proteasa, dos trets implicats en la qualitat i la funcionalitat dels productes proteics finals obtinguts de la planta. En diversos casos, les plantes es van modificar per contenir una combinació d'aquests trets especials. Aplicacions de les plantes d'enginyeria En el cas de l'espècie de tabac cultivat N. tabacum, el consorci va enriquir la composició de la planta en compostos de valor agregat amb ús farmacèutic. Un d'aquests compostos va ser escualeno(S'obre en una finestra nova), una substància que actualment s'obté principalment de fonts no sostenibles (taurons) i s'empra com a adjuvant en moltes formulacions de vacunes. Els investigadors també van produir Anatabina(S'obre en una finestra nova), una molècula relacionada amb la nicotina amb efectes antiinflamatoris, que s'està investigant com un possible tractament per a diferents malalties autoimmunes.

L'enginyeria de N. benthamiana va ser lleugerament diferent, ja que aquesta planta ja era utilitzada per la indústria per produir proteïnes recombinants utilitzades en cosmètics i productes farmacèutics. Els socis de Newcotiana van compartir la seqüència del genoma de N. benthamiana per ajudar els equips en el descobriment de nous productes biofarmacèutics. Un procés de biorefineria de residu zero Juntament amb els esforços per millorar el valor de mercat d'aquestes varietats i potser enriquir-les en molècules addicionals d'alta gamma, els investigadors van establir un procediment pilot de biorefineria de zero residus. "L'objectiu és crear un cultiu i una indústria associada que sigui almenys tan rendible com ho era el cultiu de tabac per fumar", emfatitza Orzáez. "Per això, la legislació de la UE ha de ser més flexible i donar suport a l'enginyeria de cultius industrials".