Arroz transgénico que produce una proteína humana

Una de las aplicaciones más interesantes y más desconocidas de la ingeniería genética de plantas es el Molecular Farming o utilizar las plantas como biofactoría. La idea es que las plantas son organismos útiles para la producción de moléculas de interés farmacológico o industrial en grandes cantidades y además tienen la ventaja de que estas "fábricas" se pueden transportar y reproducir en forma de semillas. Hace tiempo hablé en amazings de una de las muchas aplicaciones como es la síntesis de vacunas. La pasada semana se publicó en la revista PNAS otra interesante aplicación: arroz transgénico capaz de sintetizar una proteína humana, la albúmina de suero. Esta proteína tiene diversas aplicaciones en medicina, como el tratamiento de pérdidas de sangre o de quemaduras. Además se utiliza en los medios de cultivo In Vitro de células o como excipiente para drogas y vacunas. El problema es que hasta ahora la única fuente son las donaciones de sangre, con el problema del precio, de la limitación del suministro y del riesgo de contaminación por enfermedades como el SIDA o la hepatitis C.

Arroz transgénico (izquierda) y arroz control. Se aprecia un cambio de color

Lo que ha hecho el grupo dirigido por el investigador Daichang Yang, de la Universidad de Wuhan en China, es copiar el gen humano y meterlo en una planta de cultivo como es el arroz. Contado así parece fácil, pero realmente no lo es. Hay que tener en cuenta que aunque el código genético es universal y un gen animal puede leerse por la maquinaria celular de una planta, como en todos los idiomas hay acentos. El código genético, escrito en el ADN, no es más que un lenguaje formado por un alfabeto de cuatro letras y donde todas las palabras tienen tres letras. Un gen es una region de este ADN que sirve de manual de instrucciones para fabricar una proteína. En los genes la información está codificada en forma de estas palabras de tres letras. En el código genético, como en cualquier lenguaje, hay sinónimos. Un mismo aminoácido (pieza que forma las proteínas) puede estar codificado por diferentes palabras (las combinaciones de tres nucleotidos en el ADN o el ARN que determinan un aminoácido). A pesar de ser sinónimos, algunos organismos prefieren una forma y otros una diferente. Es muy fácil de entender.  Si hablas con un argentino ten cuidado cuando emplees las palabras "coger" o "Concha", pues lo mismo cuando expreses un gen humano en plantas. Hay determinadas "palabras" que no se leerán bien, por lo que tienes que, con mucha paciencia y unos cuantos enzimas, cambiar esta secuencia para que diga "agarrar" o "María de la Concepción" en vez de "coger" y "Concha". Algo que han hecho los autores de este trabajo. Luego para asegurarse una expresión correcta hay que poner una secuencia promotora (ADN que no se codifica y que está antes del gen, es el que determina que el gen se exprese mucho o poco) de plantas, que será reconocida por la maquinaria celular del arroz. Una vez hecho esto hay que insertar el ADN con el gen humano modificado y el promotor de plantas en arroz. Esto es fácil. Se hace con una bacteria natural llamada Agrobacterium tumefaciens, que tiene la costumbre de ir insertando sus genes en todas las plantas que pilla. Lo único que hay que hacer es engañar un poco a la bacteria y meterle el ADN de interés junto con lo que va a insertar en la planta.

Estructura de la proteína purificada, obtenida por difracción de rayos X

Y luego esperar a que la proteina se exprese bien y se acumule en cantidad suficiente. Pueden intervenir cientos de factores, como que la planta reconozca que es una proteína foránea y la destruya, o que la proteína se sintetice pero no se procese bien y sea inservible, o que la proteína sea tóxica para las plantas y estas no crezcan... nada de esto parece haber pasado. Los números pintan muy bien. En las plantas generadas el 10,58% de la proteína soluble total es la albúmina de suero humana y la purificación alcanza un rendimiento de 2,75 g por kilogramo de arroz integral, lo que es un porcentaje muy alto para este tipo de purificaciones.

¿Cuando llegará esta proteína a los hospitales? De momento la caracterización fisicoquímica ha demostrado que el producto es igual que la aislada a partir de sangre de donantes. No obstante al ser un producto de uso médico, necesita superar toda una serie de ensayos clínicos... por lo que tardará. Pero llegará seguro, solo que para entonces no será noticia y a nadie le importara saber que la albúmina con la que le tratan las quemaduras viene de arroz transgénico.

 PD: las imágenes estan sacadas del artículo original (doi: 10.1073/pnas.1109736108)

PD2: Y con esta entrada participo en la IX edición del carnaval de química, que esta ocasión se alberga en hablando de ciencia.

PD3: Y en la VII del carnaval de Biología, que se aloja en el blog de Manuel Sánchez Curiosidades de la Microbiología.