Avances biotecnológicos: medicinas vegetales, fermentación de proteínas y fabricación más ecológica

Los investigadores han informado de avances en biotecnología sostenible, incluido un método para recrear compuestos medicinales a partir de dos plantas venenosas, un proceso de fermentación en dos pasos que elimina los olores desagradables de las proteínas vegetales, y evidencia de que las plantas de fabricación biofarmacéutica híbridas son el «punto óptimo» para reducir la huella de carbono.

Centrado en las plantas acónito y espuela de caballero, el primer descubrimiento proviene de una colaboración entre científicos de la Universidad Estatal de Míchigan y la Academia Checa de Ciencias, y se publica en la revista Molecular Plant. Estas plantas causan neurotoxicidad y parálisis en dosis muy pequeñas, pero también se sabe que combaten el dolor, la malaria, el cáncer y las plagas. Por primera vez, los investigadores han identificado la ruta biosintética que utilizan las plantas para producir alcaloides diterpenoides, un grupo de compuestos tóxicos pero prometedores. Al insertar los planos genéticos en plantas de tabaco, encontraron seis enzimas únicas que crearon con éxito el alcaloide diterpenoide atisinium, ayudándolo a plegarse en su compleja forma final y facilitando la adición de una fuente de nitrógeno. A pesar de haber sido aislada hace casi 200 años, la aconitina, un compuesto relacionado, todavía no se ha sintetizado con éxito en un laboratorio. El descubrimiento podría eventualmente ayudar a crear nuevos fármacos inspirados en estos productos naturales.

En un estudio aparte publicado en la revista Foods, los investigadores desarrollaron un proceso de fermentación en dos pasos para eliminar los aromas desagradables de las proteínas vegetales. El enfoque eliminó entre el 95% y el 99% de los olores clave, superando significativamente a la fermentación de una etapa en todas las proteínas probadas. La primera etapa utilizó la bacteria beneficiosa Lactobacillus plantarum; la segunda utilizó un cultivo de yogur tradicional que contiene bacterias conocidas por desarrollar y modular aromas deseables. El método se aplicó a ocho proteínas vegetales: soja al 9%, guisante, garbanzo, frijol mungo, haba, arroz, arroz de cebada y cáñamo. La adición de alulosa mejoró la actividad de Lactobacillus plantarum; las conservas de fresa ayudaron a las bacterias del yogur, mientras que los aditivos no fermentables como la pectina, la goma xantana y el aceite tuvieron efectos mínimos.

Por separado, una investigación que comparó el impacto ambiental de las instalaciones de fabricación biofarmacéutica encontró que las instalaciones híbridas que combinan acero inoxidable y tecnologías de un solo uso tienen la huella de carbono más baja. Una operación de un solo uso a escala de 2.000 L genera hasta 6,5 toneladas de CO2e por lote en residuos plásticos y de embalaje, mientras que la instalación híbrida utilizó menos de la mitad de los plásticos y redujo la huella de carbono relacionada con los materiales en un 62%, reduciendo las emisiones a 2,8 toneladas de CO2e por lote. El análisis utilizó datos de contabilidad de emisiones basados en el mercado y señaló que la huella de CO2 de los sistemas de un solo uso es significativamente mayor de lo que se suponía anteriormente, mientras que los pasos clave del proceso con acero inoxidable pueden tener ahora una huella de carbono menor que sus homólogos de un solo uso. Los investigadores sugirieron conservar el acero inoxidable para operaciones simples y de gran volumen, como la preparación de tampones y medios, mientras que mantener el uso único para procesos centrales complejos y flexibles, como los biorreactores.