Proyecto H2020 NEWCOTIANA: Desarrollo de cultivos multipropósito de Nicotiana para la agricultura molecular mediante nuevas técnicas de fitomejoramiento

La biotecnología vegetal desempeña un papel emergente en la producción de medicamentos de moléculas pequeñas, productos biológicos (vacunas y terapéuticos) y reactivos de diagnóstico. Ofrece una alternativa escalable y de bajo coste a las plataformas de fabricación tradicionales basadas en células microbianas y animales. Además, puede abordar los desafíos causados por la distribución y el almacenamiento de medicamentos, especialmente en regiones del mundo con cadenas de producción incompletas. Nuevas variedades de plantas de tabaco para la producción de medicamentos Las plantas de tabaco son muy apreciadas como biofábricas de plantas debido a su potencial como fuentes valiosas de compuestos de alto valor. Sin embargo, al estar asociado a la fabricación de productos para fumar, el cultivo del tabaco está en continuo declive en Europa. El proyecto financiado por la UE Newcotiana(Se abre en una ventana nueva).

El proyecto se propuso cambiar esta percepción mediante el desarrollo de variedades competitivas de Nicotiana que puedan utilizarse para productos no fumadores, creando una plataforma de producción adecuada para la bioeconomía de la UE y aportando sostenibilidad a un cultivo tradicional. El consorcio trabajó con dos especies de plantas, Nicotiana tabacum, el tabaco cultivado normalmente, y Nicotiana benthamiana, una especie de tabaco silvestre australiano. Para aprovechar al máximo el potencial de estas especies como biofábricas, los científicos tuvieron que incorporar rasgos específicos asociados con la estabilidad, la sostenibilidad y el rendimiento de compuestos de alto valor. Herramientas para diseñar nuevas características de la planta Dado que no era posible generar estos rasgos a través de los métodos tradicionales de mejoramiento de cultivos, el consorcio desarrolló herramientas para facilitar el mejoramiento acelerado de biofábricas de plantas. «Durante siglos, hemos criado nuestras plantas utilizando técnicas tradicionales de mejora genética para producir más y mejores alimentos, o para resistir a los patógenos, pero no para mejorar las biofábricas de medicamentos», destaca el coordinador del proyecto, Diego Orzáez. 

Nuevas técnicas de mejoramiento, incluida la edición del genoma, mejoraron las plantas para su uso en biofábricas en un tiempo récord. Los investigadores diseñaron plantas de tabaco que no florecen en el campo, pero ahorran la energía para aumentar su biomasa. Además, diseñaron estas plantas para evitar la glicosilación no deseada o para reducir la actividad de la proteasa, dos rasgos implicados en la calidad y funcionalidad de los productos proteicos finales obtenidos de la planta. En varios casos, las plantas fueron modificadas para contener una combinación de estos rasgos especiales. Aplicaciones de las plantas de ingeniería En el caso de la especie de tabaco cultivado N. tabacum, el consorcio enriqueció la composición de la planta en compuestos de valor agregado con uso farmacéutico. Uno de estos compuestos fue escualeno(Se abre en una ventana nueva), una sustancia que actualmente se obtiene principalmente de fuentes no sostenibles (tiburones) y se emplea como adyuvante en muchas formulaciones de vacunas. Los investigadores también produjeron Anatabina(Se abre en una ventana nueva), una molécula relacionada con la nicotina con efectos antiinflamatorios, que se está investigando como un posible tratamiento para diferentes enfermedades autoinmunes. 

La ingeniería de N. benthamiana fue ligeramente diferente, ya que esta planta ya era utilizada por la industria para producir proteínas recombinantes utilizadas en cosméticos y productos farmacéuticos. Los socios de Newcotiana compartieron la secuencia del genoma de N. benthamiana para ayudar a los equipos en el descubrimiento de nuevos productos biofarmacéuticos. Un proceso de biorrefinería de residuo cero Junto con los esfuerzos para mejorar el valor de mercado de estas variedades y tal vez enriquecerlas en moléculas adicionales de alta gama, los investigadores establecieron un procedimiento piloto de biorrefinería de cero residuos. "El objetivo es crear un cultivo y una industria asociada que sea al menos tan rentable como lo era el cultivo de tabaco para fumar", enfatiza Orzáez. "Para ello, la legislación de la UE debe ser más flexible y apoyar la ingeniería de cultivos industriales".