Los sistemas vegetales como plataformas de producción de proteínas de interés para la industria farmacéutica

Abstract

La biotecnología vegetal logró armonizar los nuevos desarrollos relacionados con los sistemas productivos vegetales con la necesidad de proteínas recombinantes de la industria farmacéutica. La plataforma vegetal resultó una alternativa válida de producción principalmente por poseer la maquinaria adecuada para la síntesis proteica, incluyendo glicoproteínas y proteínas multiméricas. Dentro de las ventajas de estos sistemas se encuentran: la bioseguridad, pues no hay posibilidad de contaminación con patógenos, priones, oncogenes o endotoxinas; la facilidad de escalado, en el caso de los cultivos a campo, pues se realiza con bajos incrementos en costos; el desarrollo del proceso productivo en condiciones ambientales controladas, en el caso de los cultivos in vitro, pudiendo trabajarse en condiciones de Buenas Prácticas de Laboratorio y Buenas Prácticas de Manufactura y en el caso de la expresión transitoria, la rápida producción de proteínas terapéuticas. Una de las limitaciones de las proteínas producidas en vegetales es la diferencia en cuanto a la glicosilación respecto a las de origen animal. Esto ha logrado solucionarse mediante la inactivación de glicosiltransferasas específicas de plantas o su complementación con glicosiltransferasas animales heterólogas. Otra de las limitaciones para la explotación comercial de la producción de proteínas en plantas son sus bajos rendimientos. No obstante, se han desarrollado estrategias a nivel genético, del mecanismo de expresión (estable o transitoria), de las condiciones y del sistema de cultivo para incrementarlos. Así es como mediante transformación estable o transitoria de diferentes especies se ha logrado producir una amplia gama de proteínas recombinantes en cultivos agronómicos o cultivos in vitro. Proteínas funcionales de origen animal tales como anticuerpos, antígenos vacunales, citoquinas, hormonas de crecimiento, enzimas, biopolímeros y otras proteínas industriales han sido expresadas en especies tan diversas como Nicotiana tabacum, N. benthamiana, Daucus carota, Lactuca sativa, Lycopersicon esculentum, Solanum tuberosum, Oryza sativa, Zea mays, Glycine max, entre otras.

Plant biotechnology succeeded in combining new developments related to plant production systems with the need for recombinant proteins in the pharmaceutical industry. The plant platform turned out to be a valid production alternative mainly because it had adequate machinery for protein synthesis, including glycoproteins and multimeric proteins. Among the advantages of these systems are: biosafety, since there is no possibility of contamination with pathogens, prions, oncogenes or endotoxins; the ease of scaling up, in the case of field crops, as it is done with low cost increases; the development of the production process under controlled environmental conditions, in the case of in vitro cultures, being able to work under conditions of Good Laboratory Practices and Good Manufacturing Practices and the transitory expression, in the case of production of therapeutic proteins, which is done very quickly. One of the limitations of proteins produced in vegetables is the difference in glycosylation with respect to those of animal origin. This has been solved by the inactivation of plant-specific glycosyltransferases and/or their complementation with heterologous animal glycosyltransferases. Another limitation of the commercial exploitation of protein production in plants is its low yields. However, strategies have been developed at the genetic level, the expression mechanism (stable or transient), the culture conditions, and the culture system to increase them. This is how, through a stable or transient transformation of different species, a wide range of recombinant proteins has been produced in agronomic or in vitro cultures. Functional proteins of animal origin such as antibodies, antigens, cytokines, growth hormones, enzymes, biopolymers, and other industrial proteins have been expressed in species as diverse as Nicotiana tabacum, N. benthamiana, Daucus carota, Lactuca sativa, Lycopresicon esculentum, Solanum tuberosum, Oryza sativa, Zea mays, Glycine max, among others.