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viernes, 9 de febrero de 2024
viernes, 16 de junio de 2023
Biología sintética: un laboratorio en la maceta
Las plantas pronto podrían convertirse en fabricas de nuevos compuestos. Gracias a la biología sintética científicos del Joint BioEnergy Institute otorgan a las plantas la capacidad de crear moléculas nunca antes vistas en la naturaleza
Es sabido que las plantas pueden producir una amplia gama de moléculas, muchas de las cuales las ayudan a combatir plagas y patógenos dañinos. De hecho gran parte de los principios activos que actúan en los medicamentos, responsables últimos de la acción farmacológica de estos, proceden o fueron descubiertos por primera vez en las plantas. Así los seres humanos han aprovechado esta capacidad de las plantas para producir moléculas importantes para la salud desde hace mucho tiempo: como ejemplo podemos nombrar el ácido acetilsalicílico, cuyo precursor, la salicina, procede de la corteza de varias especies de sauce -Salix spp- sustancias como la morfina y la codeína, son procedentes de la adormidera o amapola real -Papaver somniferum- o la artemisinina, un fármaco antipalúdico lo es de Artemisia annua, también conocida comúnmente como ajenjo chino.
"Es una demostración de cómo podemos comenzar a rediseñar el metabolismo de las plantas para crear moléculas de interés para una gran variedad de aplicaciones"
No obstante, y lejos de los compuestos que las plantas pueden sintetizar de manera natural, ahora un equipo de científicos del Joint BioEnergy Institute -JBEI- se han valido de la biología sintética - una disciplina cuyo objetico es el diseño de sistemas biológicos que no existen en la naturaleza - para dar a las plantas la capacidad de crear moléculas nunca antes en el mundo natural.
Los resultados de la investigación dirigida por Patrick Shih, director de Plant Biosystems Design en JBEI, y Beth Sattely de la Universidad de Stanford, se publica esta semana en la revista ACS Publications bajo el titulo Engineering Plant Synthetic Pathways for the Biosynthesis of Novel Antifungals. En la misma se describe el éxito en el intercambio de enzimas entre plantas para diseñar nuevas rutas metabólicas sintéticas. Estas nueva rutas le dieron a las plantas la capacidad de crear nuevas clases de compuestos químicos, algunos de los cuales tienen propiedades mejoradas.
Creación de compuestos fungicidas
En este caso los científicos los científicos se valieron de plantas del genero Brassica y emplearon las rutas metabólicas con las que estas plantas producen un antifúngico natural, la brassinina, para sintetizar una nueva clase de compuestos más potentes que el primero llamados crucifaxelinas, y que en ocasiones han demostrado ser comparable a los fungicidas actuales de uso comercial. "Esta es una demostración de cómo podemos comenzar a rediseñar el metabolismo de las plantas para crear moléculas de interés para una gran variedad de aplicaciones", explica Shih.
El objetivo a largo plazo es diseñar plantas para que sean biofactorías de moléculas
La ingeniería botánica para fabricar nuevas moléculas por sí mismas proporciona una plataforma sostenible para producir una amplia gama de compuestos. El compuesto que los investigadores crearon es comparable en efectividad a los pesticidas usados comercialmente en la actualidad, no obstante otros de nueva generación en el futura podrían contar con una amplia gama de nuevas propiedades.
El objetivo a largo plazo es diseñar plantas para que sean biofactorías de moléculas como estas, evitando la necesidad de rociar pesticidas externamente o sintetizar moléculas terapéuticas en un laboratorio. "Esa es nuestra gran motivación" añade Shih. "Queremos ampliar los límites del metabolismo de las plantas para producir compuestos que nunca antes habíamos visto", concluye.
ENLACES:
https://www.nationalgeographic.com.es/naturaleza/biologia-sintetica-laboratorio-maceta_15950
viernes, 12 de junio de 2020
Diseñan glóbulos rojos artificiales
Las células sintéticas presentan las mismas características que las biológicas, pero, además, pueden transportar fármacos o nanopartículas.
medida que los eritrocitos, también conocidos como hematíes o glóbulos rojos, circulan por todo el organismo liberan el oxígeno que transportan unido a la hemoglobina. Ello, convierte a estas células, con forma de disco bicóncavo, en potenciales vehículos de fármacos o nanopartículas. Sin embargo, la complejidad y fragilidad de las células biológicas limitan la posibilidad de modificarlas con el objeto de aumentar sus funciones.
A fin de solucionar dicho problema, Jeffrey Brinker y su equipo, de la Universidad de Nuevo México, en colaboración con investigadores de la Universidad Tecnológica del Sur de China, emprendieron la tarea de diseñar glóbulos rojos artificiales que presentaran las mismas características y propiedades que los biológicos, además de alguna que otra función adicional.
Según el estudio publicado por la revista ACS Nano, el proceso de síntesis constó de 4 etapas. En primer lugar, los autores recubrieron hematíes humanos, procedentes de donantes, con una fina capa de sílice. Como resultado, obtuvieron moldes, de 10 nanómetros de grosor, de la estructura de los eritrocitos, que reproducían todas sus características internas y externas. A continuación, recubrieron dichos moldes con los polímeros quitosano, presente en las cáscaras de moluscos como las gambas, y alginato, producido por ciertas especies de algas marinas, que dotaron a las células artificiales de elasticidad, una vez disuelta la sílice con ácido fluorhídrico. Finalmente, los científicos revistieron las réplicas con fragmentos de membranas de hematíes biológicos.
La membrana de los eritrocitos contiene varias proteínas que desempeñan un importante papel en la supervivencia de estas células. Por ejemplo, CD47 evita que los macrófagos eliminen a los hematíes, pues permite a las células del sistema inmunitario reconocer a los glóbulos rojos como células propias del organismo. Así pues, la presencia de esta proteína en las células artificiales garantizó su circulación por el sistema cardiovascular sin sufrir ataque alguno por parte de los inmunocitos. Además, los eritrocitos sintéticos también preservaron la expresión y correcta orientación de los antígenos del sistema AB0 y el factor Rh.
Sin embargo, es su característica forma de esfera aplanada con una ligera depresión en el centro, junto con la capacidad para deformarse, la que permite a los glóbulos rojos pasar a través de microcapilares, más pequeños incluso que las propias células, y recuperar su estructura original. Experimentos realizados en ratones demostraron que los hematíes artificiales presentaban dichas propiedades mecánicas, además de confirmar su biocompatibilidad, pues circularon, durante más de 48 horas, por el sistema vivo sin ocasionar la aparición de reacciones adversas o daños en los tejidos.
Pero, ¿conservaron la habilidad para transportar y liberar oxígeno? De acuerdo con los datos, la respuesta parece afirmativa. No obstante, Brinker y sus colaboradores no solo lograron unir hemoglobina a la superficie de los glóbulos rojos sintéticos, sino también fármacos contra el cáncer, nanopartículas magnéticas o agentes de contraste para obtener imágenes mediante resonancia magnética, gracias a las propiedades de los polímeros usados para recubrirlos.
Por último, los científicos también destacan la posibilidad de usar los nuevos eritrocitos sintéticos como biosensores, capaces de detectar toxinas bacterianas y eliminarlas. En un futuro, ahondarán en las múltiples aplicaciones del hallazgo con el objetivo de confirmar su seguridad antes de emplearlo en la práctica clínica.
martes, 19 de diciembre de 2017
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