PLANTEAN HACER USO DE BACTERIAS INTESTINALES GENÉTICAMENTE MODIFICADAS COMO PROBIÓTICOS PARA PREVENIR Y TRATAR LA OBESIDAD Y OTROS ENFERMEDADES CRÓNICAS

Investigadores de la Universidad de Vanderbilt, Estados Unidos, han descubierto bacterias que producen un compuesto terapéutico en el intestino que inhiben el aumento de peso, la resistencia a la insulina y otros efectos adversos de una dieta alta en grasa en ratones experimentales.

El investigador principal Sean Davies, Ph.D. y profesor adjunto de Farmacología, afirma que en esencia se ha evitado la mayoría de las consecuencias negativas de la obesidad en ratones, incluso aunque ellos hayan estado comiendo una dieta alta en grasas.

Ciertos temas reglamentarios deben ser abordados antes de pasar a estudios en humanos, pero los resultados sugieren que puede ser posible manipular las bacterias residentes en el intestino para tratar la obesidad y otras enfermedades crónicas.

Davies tiene un interés de largos años en usar bacterias probióticas (bacterias amigables como las de yogurt) para suministrar fármacos al intestino de una manera sostenida, con el fin de eliminar los regímenes diarios de medicamentos asociados a las enfermedades crónicas.

Otros estudios han demostrado que la microbiota natural del intestino juega un papel importante en la obesidad, la diabetes y en las enfermedades cardiovasculares, por lo que Davies y su equipo se preguntaron si se podría manipular la microbiota intestinal de una manera que promueva la salud y no implique riesgo de contraer enfermedades crónicas.

Para empezar, el equipo necesitaba una cepa bacteriana segura que coloniza el intestino humano. Ellos seleccionaron la cepa E. coli Nissle 1917, que ha sido utilizado como tratamiento probiótico para la diarrea desde su descubrimiento hace casi 100 años.

Ellos modificaron genéticamente la cepa de E. coli para producir un compuesto lipídico llamado NAPE, que normalmente se sintetiza en el intestino delgado en respuesta a la alimentación. El NAPE se convierte rápidamente en NAE, un compuesto que reduce tanto la ingesta de alimentos como el aumento de peso. Alguna evidencia sugiere que la producción de NAPE puede ser muy reducida en los individuos que comen una dieta alta en grasas.

Los investigadores añadieron las bacterias productoras de NAPE al agua de los ratones que comieron una dieta alta en grasas durante ocho semanas. Los ratones que recibieron las bacterias modificadas tenían una dramáticamente menor ingesta de alimentos, grasa corporal, resistencia a la insulina e hígado graso en comparación con los ratones que recibieron las bacterias de control.

Ellos encontraron que estos efectos protectores persistieron durante al menos cuatro semanas después de que las bacterias productoras de NAPE fueran removidas del agua. Incluso doce semanas después de retiradas las bacterias modificadas, los ratones tratados aún tenían un peso y grasa corporal mucho más bajo en comparación con los ratones de control. Las bacterias activas ya no persistieron después de unas seis semanas.

Como comentó Sean Davies, todavía no han logrado su objetivo final, el cual sería hacer un solo tratamiento para luego no tener que administrar bacterias nuevamente. Ellos consideran que se puede obtener suficientes bacterias para que persistan en el intestino y tengan un efecto sostenido, es decir, un efecto que dure más tiempo.

Sean Davies señaló además que su equipo también observó efectos de los compuestos en el hígado, lo que sugiere que puede ser posible usar bacterias modificadas para entregar agentes terapéuticos más allá del intestino.

Actualmente, los investigadores están trabajando en estrategias para abordar los temas reglamentarios relativas a la contención de las bacterias, por ejemplo, silenciando genes requeridos por los microorganismos para vivir fuera del huésped tratado.

ESTUDIAN UNA CIANOBACTERIA MARINA PARA LA PRODUCCIÓN MÁS ECONÓMICA Y EFICIENTE DE BIOCOMBUSTIBLES

En la búsqueda de fuentes renovables de energía, los sistemas que utilizan algas parecen ser una buena opción. Las algas pueden crecer con notable rapidez y en altas concentraciones en zonas que no son aptas para la agricultura; y a medida que crecen, acumulan grandes cantidades de lípidos, que son moléculas que contienen carbono que puede ser extraído y transformado en biogasóleo (biodiésel) y otros combustibles ricos en energía. Sin embargo, tras tres décadas de trabajo, no se ha conseguido producir biocombustibles a partir de algas de forma comercialmente viable, en parte debido a que los procesos necesarios para degradar las algas y capturar los lípidos son costosos y de alto consumo energético.
Durante los últimos 25 años, Sallie Chisholm, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, ha estado estudiando a las Prochlorococcus, uno de los tipos más abundantes de las cianobacterias marinas popularmente conocidas con nombres como "algas verdiazules", y capaces de realizar la fotosíntesis. Las bacterias Prochlorococcus poseen una cualidad singular: De entre todos los organismos que realizan la fotosíntesis, esta criatura unicelular es la más abundante y la más pequeña (mide menos de 1 micrómetro de diámetro). Es responsable del 10% de toda la fotosíntesis en la Tierra, y constituye la base de la cadena alimentaria oceánica. De entre todas las células fotosintéticas conocidas, la Prochlorococcus es la que tiene el genoma más pequeño. Tres mil millones de años de evolución han eliminado todo lo superfluo en su genoma, y ahora contiene justo lo necesario para crear biomasa a partir de dióxido de carbono y energía solar.
Tiene pues sentido tomar a este organismo como referencia y estudiarlo a fondo, a fin de vislumbrar formas idóneas de producir biogasóleo por vía microbiana y a partir de luz solar como fuente energética del proceso. Sobre todo, teniendo en cuenta que, tal como el equipo de Chisholm descubrió tiempo atrás, a medida que crece esta bacteria, produce y libera de forma natural vesículas extracelulares, paquetes esféricos ricos en sustancias grasas parecidas a las que hacen tan atractivas a las algas para el sector de los biocombustibles.

Las implicaciones de todo esto para el uso industrial, incluyendo la producción de biocombustibles, son significativas. A partir de tan solo luz solar, dióxido de carbono, y agua, la Prochlorococcus liberaría continuamente vesículas ricas en lípidos, las cuales podrían ser capturadas sin perturbar a las bacterias en crecimiento. Sería un enfoque mucho más productivo que los tradicionales, en los cuales se extraen lípidos directamente de las algas, en un proceso que requiere destruir un lote de células y comenzar con uno nuevo. Con la Prochlorococcus, el proceso sería de cultivo ininterrumpido.

La línea de investigación y desarrollo en la que trabaja el equipo de Chisholm y Steven Biller no va encaminada expresamente a crear una tecnología que permita recolectar las citadas vesículas en viveros de Prochlorococcus, ya que esas vesículas no son del tipo óptimo para fabricar biocombustibles. Pero debido a la sencillez de su genoma, es un buen modelo para hurgar en él y aprender a manejar los mecanismos que regulan la formación y emisión de vesículas y determinan su contenido. Una vez que los científicos conozcan bien cómo funciona, ese mecanismo podría llegar a ser usado en organismos más robustos y de rápido crecimiento, y se podría manipular el contenido de las vesículas.

LEVADURAS COMO FUENTES NATURALES DE COLORANTES PARA LA INDUSTRIA DE ALIMENTOS

Los peces que comúnmente se conocen por su color rosado tienen su tonalidad típica gracias a que la industria dedicada a la acuicultura produce mediante técnicas químicas un pigmento que les otorga esa coloración. Diego Libkind, investigador adjunto del CONICET en el Instituto de Investigación en Biodiversidad y Medioambiente en Argentina, estudia microorganismos que crecen en los bosques de la Patagonia que producen naturalmente este compuesto.

Como explica Libkind, la especie de levaduras Phaffia rhodozyma es un hongo único dado que produce el pigmento astaxantina antes indicado. Esta levadura se está usando para añadirla, ya sea entera o procesada, en forma complementaria al alimento de las truchas y salmones de criadero para devolverles el color rosado que el consumidor siempre espera en el plato.

Según Lucía Inés Castellanos, investigadora principal del CONICET, la levadura no solo le aporta el color que el salmón o la trucha necesitan sino que además es fuente de proteínas y aminoácidos. En Argentina se consume anualmente 2500 toneladas de alimento para salmónidos y se espera que este volumen aumente exponencialmente los próximos años, siendo el insumo más caro el que se usa para darle color a los peces.

Hasta el momento a estos peces se les agrega el pigmento en el alimento balanceado de manera sintética, siendo uno de los insumos más caros en el mundo de la acuicultura (5000 USD el kilo). Actualmente, dice Libkind, hay una tendencia a nivel global de remplazarlo por otras fuentes naturales como la que ofrece este microorganismo.

Los investigadores aseguran que una variedad de estas levaduras ya se está explotando biotecnológicamente en algunos países, por lo que su trabajo consiste en describir la distribución natural mundial, incluyendo a la Patagonia Argentina.

Libkind asegura  que siempre se pensó en una única especie capaz de producir este pigmento y ahora él y muchos de sus colegas están abriendo el juego a una mayor diversidad genética y de especies gracias a los estudios realizados en el hemisferio sur.

Según la publicación que se realizó en conjunto con investigadores portugueses en la revista Molecular Ecology, se han descubierto al menos dos especies nuevas de levaduras productoras de astaxantina provenientes de Australia y Nueva Zelanda y poblaciones exclusivas del sur de la Argentina.

Asimismo, Libkind indica que la Patagonia y Australia, poseen muchas plantas, hongos y animales emparentados entre sí, por lo que no es extraño que se encuentren también microorganismos parecidos como es el caso de estas levaduras.

Según Lucas Maglio, Director del Departamento de Explotación de Recursos Acuáticos del CRUB UNCOMA, Argentina está planteando como estrategia orientar la producción acuícola a la certificación orgánica, ya que es la única herramienta de diferenciación con respecto a la producción de otros países de Latinoamérica.

CREAN UN BIOSENSOR PARA LA OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS DE BIORREFINERÍA INVOLUCRADOS EN DIFERENTES INDUSTRIAS

Un nuevo biosensor inventado en la Universidad de Columbia Británica (UBC) podría ayudar a optimizar los procesos de biorrefinería que producen combustibles, productos químicos y otros materiales. El mismo funciona mediante la detección de redes bacterianas naturales que están conectadas genéticamente para degradar la lignina de la madera.
La lignina actualmente obstaculiza los procesos de biorrefinería industrial. El microbiólogo de la UBC, Steven Hallam comenta que la naturaleza ya ha inventado procesos microbianos para degradar la lignina y que ellos, los investigadores, solo tenían que hacer el trabajo de detectives, y desarrollar el correcto juego de herramientas para aislar estos procesos de las comunidades microbianas que están de forma natural en los yacimientos de carbón.

Desarrollado por Hallam y su equipo, el biosensor realiza un screening de ADN a partir de muestras ambientales para aislar la maquinaria genética de degradación de la lignina codificado en los microbios residentes de las muestras.

Hallam indica además que las bacterias encontradas usan circuitos genéticos adaptativos para descomponer la lignina y que estos circuitos  pueden movilizarse en la naturaleza a través de la transferencia horizontal de genes. El biosensor y el screening permiten descubrir esta red genética, y luego optimizarlo en el laboratorio.

Cameron Strachan, otro investigador de la UBC, dice que se debe permanecer sensible a la complejidad de los procesos naturales que actúan sobre la lignina, sin embargo este proyecto ha desenterrado algunos principios básicos que permitirán explotar los procesos microbianos más rápidamente para cualquier número de aplicaciones de ingeniería.
El sensor, el screening y el sistema de circuitos geneticos adaptativos descubiertos por ellos, han sido autorizados a través de la University Industry Liaison Office. Además, una empresa derivada, guiada por el programa e@UBC, está buscando la forma de aumentar la escala de producción de esta tecnología.
La mayoría de los agentes utilizados en la biorrefineria estan basados en enzimas diseñadas a partir de hongos. En este caso, los investigadores de la UBC utilizaron el innovador screening a la fuente y arrays genéticos de las bacterias que habitan en los yacimientos de carbón. El biosensor reacciona a un conjunto de pequeñas moléculas que son el residuo del proceso de degradación natural de la lignina. Los investigadores suponieron que el carbón (madera antigua y biomasa vegetal depositada antes de la evolución de las vías de degradación de la lignina por hongos) podría contener rutas metabólicas bacterianas involucradas en el proceso de transformación.

AISLAN E IDENTIFICAN BACTERIAS LIXIVIADORAS PARA OPTIMIZAR LA EXTRACCIÓN DE COBRE EN LAS MINAS

Durante la extracción de cobre en las minas es común que se genere mineral de baja ley, el cual posee un contenido muy reducido de dicho metal y uno muy elevado de azufre. Los métodos tradicionales químicos para liberarlo tienen un costo elevado y un impacto negativo en el medio ambiente; sin embargo, científicos mexicanos han identificado bacterias capaces de realizar esa labor, a las cuales se les está sometiendo a un proceso genético con el fin de optimizar sus funciones.

El equipo científico responsable de tal hallazgo es liderado por el doctor Sergio Casas Flores, adscrito a la División de Biología Molecular del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICYT), quien comenta que el proyecto inició en el año 2009.

Un par de universidades mexicanas así como la Minera Grupo México se acercaron al equipo científico para que les ayuden a resolver algunos problemas en la Mina La Caridad, ubicada en Sonora. Asimismo, querían que se identificaran las bacterias responsables de la lixiviación, es decir, de liberar al cobre del mineral de baja ley (con escaso o nulo valor comercial) para tenerlo en su forma pura.

Las bacterias que encontraron en aquel lugar son endémicas de la minera e inofensivas para el ser humano. El siguiente paso consiste en rociar los microorganismos, literalmente, sobre el mineral de baja ley para que se instalen e inicien sus actividades metabólicas, es decir, utilicen el azufre como fuente de energía para liberar el cobre. Los cientificos quieren probar distintas cantidades de bacterias en terreros pilotos para ver cuál es la más adecuada para obtener la mayor cantidad del metal e incrementar el rendimiento.

Agrega que en dicho método, las bacterias realizan un proceso de óxido-reducción, lo que significa que mediante actividades enzimáticas ayudan al cobre a separarse de los minerales de baja ley.

Para identificar a los microorganismos biolixiviantes y potenciar sus funciones se realizaron estudios moleculares de muestras de los terreros de la mina. De acuerdo con el investigador, uno de ellos fue mediante la metagenómica, que consiste en aislar el ácido desoxirribonucleico (ADN) de las bacterias para identificar si eran capaces o no de contribuir en la lixiviación.

Por otra parte, también recurrieron a la metatrascriptómica, que consiste en extraer el ácido ribonucleico (ARN) de los microorganismos con la finalidad de conocer sus actividades fisiológicas y, de esta manera, realizar modificaciones genéticas para incrementar su capacidad de liberar cobre.

De acuerdo con el doctor Casas Flores, este proyecto va a tener impactos ecológicos importantes por tratarse de un procedimiento amigable ambientalmente, así como económicos para los productores de cobre al incrementar su rendimiento y abatir los costos de producción.