Taller de discusión sobre

FARMAGRICULTURA MOLECULAR

Miercoles 7 de junio de 2006. México DF.

CONABIO

• Muchos sistemas de expresión• Varios cientos de proteínas expresadas (45 antígenos a 2003)• Sistema: “práctico, económico y seguro” Por considerar: • calidad y homogeneidad del producto• Procesamiento del material agrícola bajo condiciones GMP• Bioseguridad

Producción de proteínas en plantas:

* entre 2 y 10% del costo en microorganismos * 0.1% del costo en células animales (función de Y) * Animales transgénicos: limitaciones para el escalamiento.

1 bushel de maíz con avidina como 20% de la proteína total soluble de la semilla, es equivalente a 1 ton de huevos de gallina y con 0.5% del costo.

Rendimientos entre 0.1 y 1% requeridos para que el proceso sea económicamente viable.

La viabilidad es también función de la pureza requerida en la proteína.

Ensamblaje de las proteínas similar al de animales, ventaja sobre microorganismos, aunque diferencias en la glicosidación.

Procesos mas avanzados para la producción de anticuerpos

Avicidina. Inmunoglobulina que reconoce el modulo de adhesión antiepitelial EpCAM) marcador de cáncer colo-rectal con propiedades anticancerígenas. Producido en maíz por NeoRx y Monsanto. Suspendido por problemas de diarreas como consecuencia del tratamiento en la Fase II de desarrollo.

CaroRx. Inmunoglobulina que se expresa en tabaco (4 genes). Reconoce la principal proteína de adhesión de S.mutans. Anticariogénico. Fase II.

T84.66 Anticuerpo monoclonal que reconoce un antígeno carcinoembriónico (CEA)un marcador de carcinomas (cáncer epitelilal). Producido en muchas plantas.

Anti HSV y anti RSV. Reconoce una glicoproteína del virus simplex del herpes. Producido en Soya. Previene la transmisión vaginal del virus en animales de lab. Epicyte Pharmaceutical.

38C13. Anticuerpo scFv que reconoce linfocitos B malignos de la linea celular 38C13. Podrían ser usados para tratar células B malignas (linfoma non Hodgking)(Large Scale Biology Corp. Fase I).

PIPP. Reconoce a la gonadotropina coriónica humana (hCG). Inhiben la producción de testosterona, estimulada por hCG. Podrían usarse para tratar tumores que producen hCG, pruebas de embarazo y contracepción de emergencia.

Mayor abundancia de proteínas en maíz

Mas de 100 pequeñas compañías con una docena de productos:

Prodigene (maíz)

Epicyte

Large Scale Biology

SemBioSys Genetics (Fusión con oleosinas y recuperación con el aceite)

Meristem Therapeutics (líder europeo)

Chlorogen (Sistema TG de cloroplastos)

Phytomedics

Medicago (Canadiense; alfalfa)

CropTech (quiebra)

TABACOTecnología bien establecida para:

transferencia y expresión de genesalto rendimiento en biomasaproducción prolífera de semillaexistencia de infraestructura para el procesamiento

Mínimo riesgo de que se introduzca a la cadena alimentariaProblemas con la producción de alcaloides y fenólicos

ALFALFA (Medicago Inc.) y SOYA. Fijadores de Nitrógeno. La alfalfa tiene alto rendimiento en biomasa y permite hasta 9 cosechas al año.LECHUGA (hepatitis B)

Selección del sistema de producción. Leafy Crops

•Las proteínas expresadas en órganos vegetativos no requieren del proceso de floración, por lo que pueden cosecharse antes de que produzcan polen.

•Problema principal: medio ambiente acuoso que genera inestabilidad y por ende la necesidad de congelar las hojas después de cosechadas.•Problemas de interferencia con el metabolismo de la planta•Problemas de Bioseguridad ante herbívoros

PRODUCCION EN LA SEMILLA

Varios cereales: Maíz, arroz y trigoAlgunas leguminosas: chícharos y soya

Rendimiento (del cultivo y de la proteína), facilidad de transformación y escalabilidad.Con el promotor óptimo CaMV 35S para tabaco y ubi-1 para arroz, entre arroz, trigo, chícharos y tabaco, el arroz expresó la mayor cantidad de anticuerpo Fv de una cadena, pero el tabaco el rendimiento por ha mayor.Maíz : Alta biomasa; facilidad de transformación in vitro, facilidad de escalamiento. Producción a gran escala por Prodigene de avidina y -glucuronidasa disponibles en Sigma Inc.; anticuerpos recombinantes. Se ha demostrado que los anticuerpos en semillas son estables hasta por 3 años en semillas a temperatura ambiente.

PRODUCCION EN FRUTAS Y VEGETALES

La principal ventaja es aquellas proteínas que no requieren purificación y pueden ser consumidas directamente: vacunas.Sistemas de transformación para papas, tomates (68ton/ha) usados para producir la 1ª vacuna de plantas contra la rabia y plátanos.Una alternativa es la expresión en fusión con oleosinas; la infección directa de la planta con virus, y finalmente el cultivo de células vegetales en suspensión.

TABACO TRIGO ARROZ

Consideraciones sobre bioseguridad. (Plant Physiol 2003)

Animal Plant Health Inspection Service APHIS, USDA.

Multa en el 2000 a ProdiGene Inc por no seguir la regulación en Iowa y Nebraska. En Iowa el movimiento de polen de maíz en el que se producía una vacuna para cerdos obligó a incinerar 63 ha de maíz. En Nebraska no se colectó y destruyó el maíz residual de una prueba y contaminó medio millón de bushels de soya sembrados al año siguiente. Multados con $250,000 dólares, más los $3.5M que requirió para comprar y destruir la soya contaminada.

En 2002, 53ha dedicadas a experimentos de campo, en 34 sitios (aprox 2ha/sitio). El 75% son con maíz.

En 2003 la Food Processors Association urgen a la FDA de asegurar 100% de garantía de que se impedirá la contaminación de la cadena alimentaria humana y animal.

Maíz a 200m resulta en un 0.1% de polinización cruzada (National Academy of Sciences 2000). Starlink: en 10% de las 110,000 pruebas realizadas por los inspectores federales de la USDA.

Reglas de la APHIS-USDA

* Etiquetado como producto industrial farmacéutico.

•Perímetro de fallow zone de 16m•No sembrar ningún producto en la siguiente cosecha•Sitios e infraestructura ad hoc•Maquinaria y personal especializado.

* En el caso de maíz: ningún otro maíz sembrado a 1.6Km a la redonda de lazona de experimentación o bien 800m si se usan bolsas en las mazorcas.La prueba debe iniciarse 28d antes o 28d después de sembrar cualquier maízmás allá de la zona especificada, para evitar que coincida la floración.

*Inspecciones múltiples de APHIS*Consultas abiertas al público.*Solicitud de la PEW Initiative On Food & Biotechnlogy 2003 de moverse a cientos de millas del cinturón de maíz (¿y del Centro de Origen?)

*Bioconfinamiento

*Marcadores visuales.

Sistemas de confinamiento genético

•Terminator. Un sistema que bloquea la transcripción de genes, impidiendo el desarrollo del embrión.

•Apomixis

•Incompatibilidad genómica

•Introducción del transgene en el DNA del cloroplasto, ya que en muchas plantas éste no se transfiere del polen al huevo.

•Manipulación del nivel de metilación del DNA

•Introducción del transgene mediante infección con virus durante el cultivo.

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