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Revelan genoma de una planta para producir vacunas contra Covid-19

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A la planta ‘Nicotiana Benthamiana’ se le pueden transferir los genes de la futura vacuna para producirla de forma rápida, segura y a gran escala.

Un equipo internacional con participación de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones (CSIC) ha puesto a disposición de investigadores y empresas el genoma de una planta empleada como factoría de biofármacos, o cultivo molecular (molecular farming), para que puede ser utilizada en la producción de vacunas. A esta planta, la Nicotiana benthamiana, se le puede transferir los genes con de la futura vacuna y producirla en grandes cantidades mediante tecnologías agrícolas. El objetivo es lograr una forma rápida de producir vacunas para enfrentarse a la pandemia de Covid-19 causada por el coronavirus SARS-CoV-2.

En la publicación del genoma de la planta han participado investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València, bajo el liderazgo de la Universidad Tecnológica de Queensland (Australia), y forma parte del proyecto NEWCOTIANA, coordinado por el investigador del CSIC Diego Orzáez y financiado por la Unión Europea a través del Programa Marco H2020.

El virus SARS-COV-2 ha causado la mayor pandemia desde la gripe española de 1918. En estos momentos, un gran número de grupos de investigación, públicos y privados, están desarrollando vacunas para combatir la pandemia. Un problema importante al que se enfrentan es cómo producir estas vacunas de forma rápida, en grandes cantidades y a bajo coste. Una posible respuesta consiste en utilizar las plantas como biofactorías, una disciplina también conocida como molecular farming. En concreto, a las plantas de Nicotiana benthamiana se les puede transferir rápidamente y de forma transitoria los genes con los que producir una vacuna. Las plantas biofactoría se cultivan en grandes cantidades utilizando tecnologías agrícolas simples y seguras, lo que facilita la producción a escala.

Diego Orzáez, investigador del CSIC en el IBMCP y coordinador del proyecto NEWCOTIANA, explica: “Nicotiana benthamiana es una planta estrechamente relacionada con el tabaco, que se ha utilizado ampliamente para la producción de gran cantidad de productos biofarmacéuticos, como el conocido cóctel de anticuerpos Zmapp utilizado en la terapia contra el ébola. Varias empresas la utilizan en estos momentos como plataforma para producir vacunas experimentales frente a Covid-19. Los investigadores del proyecto NEWCOTIANA modificamos los genes de esta planta para mejorar su capacidad de producir biofármacos más eficaces y en grandes cantidades. Para ello necesitamos conocer en detalle el genoma de la Nicotiana benthamiana. Ante la crisis de Covid-19, los grupos involucrados en la secuenciación del genoma de la planta hemos decidido compartir inmediatamente nuestros hallazgos con otros investigadores, así como con empresas que desarrollan vacunas y reactivos de diagnóstico frente a Covid-19”.

El proyecto NEWCOTIANA, financiado por la Unión Europea, utiliza la edición de genes en Nicotiana benthamiana como una herramienta para la producción de productos biofarmacéuticos útiles. “Cuando comenzamos el proyecto hace dos años, el SARS-COV-2 no estaba en el radar; sin embargo, desde el inicio de la pandemia, varios equipos del proyecto han comenzado a trabajar en la producción de productos biofarmacéuticos útiles contra la pandemia, desde reactivos para establecer ensayos inmunológicos rápidos, hasta moléculas que pueden usarse en un programa de vacunación masiva. Esperamos que esto acelere el descubrimiento de nuevos productos biofarmacéuticos y, finalmente, contribuya en la lucha contra ésta y futuras epidemias”, concluye Orzáez.

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Girolando, la mejor alternativa para la producción lechera en climas cálidos

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Con una producción promedio de 5.000 litros de leche durante 305 días bajo el calor del clima tropical, estas terneras presentan una mayor resistencia y adaptación al entorno, lo que aumenta sus tasas de supervivencia. Estas cualidades las destacan en un país donde la cría de terneras enfrenta tasas de mortalidad de hasta el 25 %. Las terneras Girolando pueden producir en promedio 5.000 litros de leche durante 305 días en climas cálidos. Fotos: Felipe Argoty, magíster en Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira.

En Colombia la producción lechera afronta una crisis marcada por los altos costos tanto de los insumos importados utilizados por la industria como de los alimentos concentrados para el ganado, además de factores como la tendencia al bajo consumo en el mercado y el encarecimiento de las tierras en zonas tradicionales de ganadería, entre otros, situación que ha obligado a los productores a buscar nuevas alternativas que permitan mantener la rentabilidad del negocio y reducir las pérdidas.

Foto. La cría de terneras enfrenta tasas de mortalidad de hasta el 25 %

Cerca del 80 % de la producción de leche proviene de animales con composición genuina en su genética, escenario en el que resaltan las terneras Girolando, una raza que toma y supera lo mejor del cruzamiento entre la productividad de la Holstein y la rusticidad de la Gyr, lo que les permite adaptarse a altas temperaturas, ser más tolerantes a parásitos y poderse pastorear en condiciones adversas, características que las convierten en la mejor opción para climas tropicales como los de Tolima, Valle del Cauca, Magdalena Medio y los Llanos Orientales y la Costa Caribe, en donde han demostrado un rendimiento superior.

En la industria lechera la etapa más crítica es la cría de las terneras, ya que es cuando los animales dependen de una adecuada alimentación y cuidados especiales para asegurar su supervivencia y óptimo desarrollo. Además de ser costosa, esta fase se asocia con altos índices de mortalidad, en particular por problemas de nutrición.

Ante este problema, durante su Maestría en Ciencias Agrarias en la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, el zootecnista Luis Felipe Argoty López evaluó mediante tres experimentos alternativas para mejorar la rentabilidad durante la cría, con dietas menos costosas pero con el aporte nutricional necesario para evitar problemas de crecimiento y desarrollo, clave en la crianza de reemplazo, cuando preparan a las terneras para que se conviertan en futuras vacas lecheras que renueven el hato y mantengan la productividad del sistema.

Foto. En Colombia cerca del 50 % de la producción de leche proviene de cruces de toros y cebús.

El Estudio

En la investigación se analizó el crecimiento y desarrollo ruminal (ingesta de alimento sólido) de 19 terneras Girolando F1 con edades entre 14 y 22 meses, en el corregimiento de Santa Rosa de Tapias, municipio de Guacarí (Valle del Cauca).

Para el trabajo se hicieron 3 grupos de animales con sendos tratamientos. A los del primer grupo (grupo control) se le suministraron 4 litros de leche al día, repartidas en dos tomas, y concentrado comercial; al segundo, 4 L de leche distribuidos en tres tomas, más consumo de alimento experimental; y al tercer grupo, 4 L de leche distribuidos en tres tomas, más consumo de alimento comercial. A todos los tratamientos se les suministró pasto pangola y agua a voluntad.

Sobre el alimento experimental, el investigador explica que “hicimos ajustes dentro de la proteína, la pusimos un poco más disponible dentro de la dieta de las terneras, usamos soya, maíz, algunos cereales, premezclas, un promotor de crecimiento ruminal y lo que utilizan todos los alimentos concentrados, porque el reto era hacer un concentrado experimental similar en composición al comercial, pero con algunas mejoras”.

Foto. El estudio se realizó con 19 terneras en el corregimiento de Santa Rosa de Tapias (Valle del Cauca)

También recolectó muestras de sangre cada 15 días, para analizar metabolitos como proteína, albúmina, globulinas, calcio, betahidroxibutirato (BHB) y cortisol. Así mismo evaluó parámetros biométricos como edad, peso, circunferencia, altura, ganancia de peso, consumo promedio y conversión alimenticia. Cada variable evaluada se analizó estadísticamente a través de un modelo mixto de medidas repetidas.

Aunque en la ganancia de peso los resultados no arrojaron diferencias significativas entre los tratamientos, entre muestreo sí las hubo y se evidenció que la edad de los animales influye en la concentración de proteínas en la sangre y que el BHB permite conocer indirectamente el desarrollo ruminal.

También se evidenció que “la edad de los animales influye en la concentración de proteínas en la sangre y que el BHB permite conocer indirectamente el desarrollo ruminal”.

Foto. Con la raza Girolando se puede obtener una producción lechera más competitiva y menos dependiente de razas europeas

El investigador destaca que, “este indicador sugiere que las terneras están desarrollando su rumen de forma óptima, lo cual es esencial para una digestión eficiente, y en última instancia para su futura capacidad de producir leche”.

También se registraron bajos niveles de cortisol en la sangre, una hormona que se libera en respuesta al estrés y puede afectar el crecimiento y la salud general del animal. Altos niveles de este indican que las terneras están experimentando estrés, lo que puede influir negativamente en su sistema inmunológico y reducir su capacidad de aprovechar nutrientes, afectando el desarrollo del rumen y la futura producción de leche.

“Si logramos que más productores opten por razas como la Girolando, tendríamos una producción lechera más competitiva y menos dependiente de razas europeas, cuya adaptación a nuestras condiciones es limitada”, anota el magíster.

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