Extracción y purificación de proteínas recombinantes producidas en plantas

Abstract

El proceso Downstream (DSP, downstream processing) de recuperación y purificación de proteínas producidas utilizando plataformas basadas en plantas (PMP, plant made platforms) debe ser considerado cuidadosamente cuando selecciona este sistema de expresión. Aunque las PMP son el sistema más económico y seguro de producción de proteínas recombinantes, el costo del DSP al menos contituye el 65% de los costos totales. El DSP presenta muchas similitudes con los de otros sistemas de expresión pero hay algunos desafíos particulares. Las PMP son más diversas ya que las proteínas pueden producirse en células en suspensión, plantas acuáticas, algas, en planta entera, semillas, etc. por lo que dependiendo de la estrategia seguida serán las etapas iniciales de recuperación. Desde el punto de vista económico es conveniente emplear las unidades de operación que han sido desarrolladas para la producción usando fermentadores y en este sentido se han desarrollado sistemas en que las células vegetales, plantas acuáticas, algas, musgos, etc. son crecidas en biorreactores tratándose de que proteína recombinante se secrete al medio de cultivo. Sin embargo, la presencia de la pared celular constituye una barrera que puede impedir la secreción lo que genera la necesidad de ruptura del tejido y además determina que la cantidad de contaminantes a remover sea mayor. Por otro lado para explotar todas las ventajas de las PMP la producción no puede limitarse a aquellos sistemas que se adapten a biorreactores. Por ejemplo, los sistemas de expresión transitoria se destacan por la rapidez de producción y escalado pero al usar planta entera requieren de un DSP que permita procesar grandes cantidades hojas y eliminar contaminantes naturales de este tejido. La producción en plantas transgénicas, ya sea en hojas o en semillas, posee una gran capacidad de escalado con una producción que puede hacer uso de las técnicas de agricultura tradicional a costos muy bajos. En estos casos el tejido donde se expresa la molécula de interés debe ser fraccionado, homogeneizado y extraído por lo que una gran cantidad de contaminantes solubles acompañan a la proteína recombinante lo que dificulta y encarece la purificación. Otro aspecto a considerar es la aplicación de normas de buenas prácticas de manufactura lo que requiere identificar y controlar todas aquellas etapas que puedan afectar la producción lote a lote y además generar un sistema que permita asegurar la calidad cuando no se cultiva en condiciones de esterilidad, empleando medios de composición definida como lo usan los sistemas tradicionales. En este capítulo, se describirán el DSP de las PMP basadas en biorreactores, en hojas y semillas, identificando las estrategias existosas y factores que deben tenerse en cuenta para producir tanto compuestos de alto grado de pureza como los productos biofarmacéuticos, como moléculas que no requieren purificación como las enzimas de procesamiento industrial.