UNAM desarrolla microbios eficientes en cultivos industriales

Funcionan a gran escala igual que en un laboratorio, lo que puede ser útil en el sector farmacéutico o para crear sustitutos de derivados de petróleo.
Modifican los genes de microorganismos para que resistan zonas de poco oxígeno en reactores comerciales.
Modifican los genes de microorganismos para que resistan zonas de poco oxígeno en reactores comerciales. (Especial)

México

Un equipo científico de la UNAM encabezado por Octavio Tonatiuh Ramírez Reivich, director del Instituto de Biotecnología (IBt), desarrolló mediante métodos de ingeniería genética cepas microbianas más robustas para que sean insensibles a los problemas que se presentan cuando se quiere cultivarlas a escala industrial.

En cantidades pequeñas, las bacterias crecen en circunstancias ideales de ambiente, nutrimentos, oxígeno y temperatura; por ejemplo, en un matraz de un litro, ya que las condiciones permanecen homogéneas; sin embargo, escalar este proceso a miles de litros para un biorreacctor industrial es complicado, explicó Ramírez Reivich.

“Las células que uno quiere crecer en reactores comerciales están expuestas a fluctuaciones ambientales muy severas y heterogéneas; durante su viaje pueden encontrarse con entornos de bajo o alto oxígeno disuelto”, ejemplificó.

Aplicaciones y funcionamiento

El invento de la UNAM, que acaba de obtener la patente en México, puede tener múltiples aplicaciones en la industria, tanto en la farmacéutica para la obtención de vacunas o la producción de proteínas terapéuticas, como en la de sintéticos que sustituyan a derivados del petróleo.

Si una célula aerobia se encuentra en un reactor pequeño no tiene problema, pero al estar en uno grande pasa por una “zona muerta”, donde hay poca agitación y, por lo tanto, poco flujo de oxígeno; entonces se “prende” su metabolismo anaerobio.

Eso significa, explicó el académico, que la bacteria desperdicia la fuente de carbono (por ejemplo, glucosa) y en lugar de convertirla en un producto de interés la excreta en forma de subproductos tóxicos (ácido acético, láctico, fórmico, propiónico o etanol).

A fin de no obtener esa reacción no deseada, “propiciamos que al entrar en condiciones de limitación de oxígeno las células no sobrerreaccionen”, detalló.

Eso se logra mediante la manipulación genética de las rutas metabólicas de las células. Por métodos de biología molecular se interrumpen o eliminan genes y así se bloquean algunas vías que, se sabe, que no son necesarias —como las fermentaciones ácido-mixtas o anaerobias— y que, en caso de “prenderse”, serían perjudiciales.

Ramírez Reivich subrayó que esas reacciones no deseadas son importantes para que una bacteria sobreviva en la naturaleza, “porque ahí nunca se puede anticipar el tiempo que estará en condiciones anaerobias; pero en un biorreactor transitará poco tiempo en zonas con condiciones perjudiciales y nuevamente regresará a la adecuada, entonces, no importa que bloqueemos tales vías”.

Comercialización

La innovación de la UNAM permitirá que los resultados que se obtienen en una investigación de laboratorio con unos cuantos litros serán reproducibles a gran escala y se pueden otorgar ventajas productivas a fin de comercializar un bioproceso.

Una vez obtenida la patente de las cepas microbianas, desarrolladas en las instalaciones del IBt en Cuernavaca, Morelos, el siguiente paso será el licenciamiento del invento.

“Por años nuestro grupo de investigación ha tenido una relación estrecha con la industria; hoy el trabajo está patrocinado por un par de empresas y tenemos convenios con media docena de ellas. La relación existe y podrían evaluar si para una aplicación particular de sus procesos es de su interés”, comentó.

El directivo del IBt, especialista en escalamiento de bioprocesos, indicó que su equipo también trabaja en resolver otros retos del área para la industria, como la temperatura. “No es lo mismo enfriar un reactor pequeño, que uno de 100 mil litros”, ejemplificó.

A ese se suman otros problemas para hacer más eficientes los procesos en los que se utilizan microbios para la producción de productos, como el control del pH o del dióxido de carbono disuelto.

“Hay una serie de variables relevantes, cuyo control a escala industrial se vuelve un desafío; ése es uno de los temas de investigación de nuestro grupo. Seguro existen otras vetas que investigar en términos de aplicaciones que puedan ayudar a la industria”, concluyó Ramírez Reivich.