Por 10 años consecutivos

La semilla como vehículo tecnológico

INDEAR, el polo de biotecnología instalado en Rosario, se posicionó como el referente nacional del biodesarrollo. Cinco años después de su puesta en marcha, lidera el concepto de trabajo en red para el campo.

Federico Aguer Juan Manuel Fernández

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Enviados especiales

La modernidad le ha dado al hombre otro horizonte para imaginar el futuro. Algunos de los mundos soñados todavía están lejos -basta con pensar en alguna película de ciencia ficción- y otros, casi en secreto, ya están entre nosotros o lo estarán pronto.

Lo más común a la hora de fantasear puede ser el espacio exterior, los vehículos voladores o la teletransportación, pero algunos de los desarrollos más futuristas están saliendo de los laboratorios, en forma de plantas, de la mano de la biotecnología. Ciertos logros parecen más terrenales o lógicos, como la posibilidad de que un cultivo -transgénesis mediante- tolere un herbicida, el ataque de un insecto, la sequía o altos niveles de salinidad. Pero, que un vegetal produzca una enzima animal para la elaboración de quesos o genere otras que permitan transformar en combustible carburante los rastrojos del campo suena revolucionario. Y lo es.

Esta revolución silenciosa se está desarrollando en suelo santafesino con recursos 100% nacionales. Actualmente en el Instituto de Agrobiotecnología Rosario (INDEAR), el área de Investigación y Desarrollo (I+D) de Bioceres -empresa formada por 230 accionistas, la mayoría productores agropecuarios de punta-, se trabaja en varias líneas: la incorporación del gen de girasol Hahb-4, aislado por la santafesina Raquel Chan en los laboratorios de la UNL, a cultivos de soja, maíz y trigo; el desarrollo de una alfalfa transgénica con resistencia a la senescencia (envejecimiento) que incremente los rendimientos; la domesticación y estabilización del amaranto, un pseudocereal americano como la quínua; y la utilización del cártamo -una oleaginosa que figura entre los cultivos más antiguos del mundo- como biorreactor para la obtención de quimosina, una enzima necesaria para la industria quesera que hasta el momento sólo se consigue de los estómagos del vacuno o por fermentación en laboratorios. Mediante esta técnica, denominada Molecular Farming, además se buscará -a partir de un convenio firmado recientemente con YPF- producir otras enzimas que permitan la elaboración de bioetanol de segunda generación a partir de biomasa (restos forestales, rastrojos, bagazo de caña, etc).

Elemental, Watson

Gerónimo Watson, Gerente de desarrollo de INDEAR, remarcó que el trabajo en el instituto comienza en la plataforma de transformación, que es donde llegan las tecnologías o los genes “crudos”, interactuando de forma intensa con el área de investigación. “Una vez que nosotros vemos que cierta tecnología puede tener futuro para los cultivos que nos interesan (trigo, soja y maíz), entran en una plataforma de transformación, y luego se logra la materia prima que se evalúa en el campo. La primera evaluación se hace en estos invernáculos de vidrio, con condiciones ambientales controlables”, explicó. “Después pasamos a la fase de campo, donde se ve el verdadero valor de esa tecnología. Validar y medir esa tecnología es muy importante para tomar la decisión de continuar con el desarrollo o no”, agregó.

Para Watson, la segunda fase pasa por transformar ese fondo genético. “Independientemente de las aptitudes agronómicas, allí hacemos la validación de la tecnología, midiendo la interacción de esa tecnología con diferentes germoplasmas. Una vez que tenemos esa información, seguimos adelante”, continúa.

Para este joven científico, el concepto de la semilla como vehículo de la tecnología requiere un trabajo integrado con los proveedores de germoplasma. “Tenemos dos equipos de trabajo. Por un lado los breeders, que trabajan en INDEAR, y por otro los breeders senior que nos asesoran en los cultivos que nos interesan, además de un área de asuntos regulatorios, que permite trabajar con ensayos a campo”.

También destacó que iniciaron un programa de mejoramiento de alfalfa a partir de la introducción de un gen de resistencia a la senescencia que retarde el envejecimiento de las hojas inferiores de la planta; así se podría cortar más tarde y elevar considerablemente le producción de forraje sin perder calidad. “Vemos a las pasturas como un área de la agronomía que hoy no ha recibido ninguno de los beneficios de la biotecnología moderna, y donde hay mucho espacio para mejorar. Esto lo apalancamos con un subsidio oficial para formar un consorcio que desarrolle pasturas transgénicas, con un fuerte apoyo del sistema público. Dentro de nuestro consorcio participa CONICET, con el objetivo de desarrollar alfalfas y maíces forrajeros”.

A propósito de esto, destacó tener buenos datos en trébol blanco, en la calidad del forraje. El impacto más grande se dio en la calidad, la proteína y la caída de la fibra. A futuro, el desafío pasa por la interacción. “Queremos hacer un codesarrollo. Se ven muchos adelantos que no están integrados, y ese es el camino que perseguimos, integrar un curasemillas con un insecticida con los componentes de manera integrada, y de esa manera el todo será mayor que la suma de las partes”, sintetizó.

Contra sequía

Por otra parte, hace varios años que ya se está probando a campo el gen Hahb-4 aislado en la UNL por la Dra. Raquel Chan que le confiere a los cultivos tolerancia a sequía y salinidad. Watson explicó que se verificó una mejora importante de los rindes con déficit hídrico respecto de cultivos convencionales, pero también que no rinden menos si las condiciones son normales “cosa que nosotros intuíamos que podía ocurrir”. La mayor información hasta el momento se está recabando sobre trigo, con 3 años de ensayos a campo más 1 de contraestación en EE.UU., “y todos los datos indican que en condiciones de sequía, en los que el cultivo puede rendir entre 1.000 y 1.500 kilos, puede haber una diferencia de rinde mayor al 20%”.

El gerente de desarrollo comentó que “en trigo estamos empezando la fase 2 de regulación que consiste en, una vez que se identificó el mejor evento, generar información que permita llenar el dossier de desregulación en el que se hace la evaluación de inocuidad alimentaria y ambiental y de defecto que pueda tener sobre las variedades del mercado”. La expectativa es que entre 2015 y 2016 ya puedan contar con la información necesaria para su desregulación; luego se necesitarán 1 o 2 años más para llegar al mercado con la semilla. “El maíz y la soja van a venir uno o dos años después”, apuntó.

Biorreactores

La investigadora Patricia Miranda, líder de Proteínas de INDEAR, relató cómo surgió y hacia donde va el proyecto de Molecular Farming por el cual se obtiene quimosina de la planta de cártamo. En primer lugar, cuando pensaron a qué producto apuntar descartaron los fármacos y se inclinaron por los de uso industrial, de mayor facilidad de aprobación. Luego vieron varias ventajas: seguridad agroecológica, puesto que no hay especies relacionadas y se autofecunda, por lo que no podría cruzarse con otra y generar un desequilibrio; la semilla se aloja en un capítulo bien cerrado, con pocas pérdidas en cosecha; y como crece en clima semiárido podría producirse en zonas hoy improductivas, por ejemplo el norte de la Patagonia. “Como a la quimosina hay que procesarla en el momento, otro gran beneficio es que se guarda la semilla en un silo y a temperatura ambiente y la procesás cuando querés. Y tenés la enzima años y no pierde actividad, es un beneficio que no brinda ningún otro sistema”, agregó. A su vez, genera subproductos: cascara, emulsión y proteína (como encapsulante o espumante), a los que “les estamos estudiando posibles mercados de inserción”. Incluso, se trataría de una “industria” que no consume energía eléctrica y que captura CO2 en lugar de producirlo.

Así fue que firmaron un acuerdo con la empresa canadiense SemBioSys Genetics Inc (SBS) para usar su plataforma de producción de quimosina en semillas de cártamo. Más tarde iniciaron la búsqueda de la mejor variedad para los fines propuestos. “La planta no crece bien en el país -precisó Miranda-, ni produce mucha quimosina. Por eso en el área de Desarrollo están buscando la variedad que mejor se adapte”. Por otro lado estudian cómo potenciar la cantidad de enzima por grano y mejorar el proceso.

Mientras tanto están terminando una planta piloto de extracción de quimosina con la que podrían abastecer a todas las industrias lácteas del país. Pero este objetivo podría lograrse con apenas 400 hectáreas de cártamo, una superficie que no sería suficiente para desarrollar un mercado para los subproductos. Entonces surgió el proyecto de producción de enzimas para bioetanol de segunda generación -también por medio del cártamo-, objetivo para el cual habría que cultivar “cientos de miles de hectáreas”.

Una biorevolución

Para producir bioetanol de segunda generación -que usa desechos agro-forestales en lugar de granos- se necesitarían al menos cuatro enzimas que “se están buscando entre microorganismos del suelo que son especialistas en degradar biomasa”, explicó la Líder de Proteínas.

Se estima que para 2030 el 4% del combustible automotor mundial será bioetanol de segunda generación, cifra que demandará el 10% de los residuos agrícolas y/o forestales para su producción. La posibilidad de producir bioetanol de segunda generación trae aparejado entonces un desafío tecnológico condicionante: la conversión eficiente de lignocelulosa en azúcares fermentables.

El convenio con YPF busca abaratar la fabricación del biocombustible. “En los sistemas que hoy existen la enzima tienen un costo tan alto que el etanol tiene un precio que no es competitivo”, aclaró Miranda. A través del cártamo (que es barato y se complementa con los subproductos), “quizás podamos llegar a los u$s.015 por gramo de enzima que se necesita para que el etanol tenga un precio competitivo”.

La científica explicó que se buscará generar varios cártamos transgénicos con diferentes enzimas para hacer degradación de residuos lignocelunolíticos para producir bioetanol. “Estamos empezando, hay unos cuantos años de trabajo. El convenio es por 4 o 5 años”.

Historia breve pero prometedora

INDEAR -el Insituto De Agrobiotecnología Rosario- fue fundado a fines del 2004 como un emprendimiento conjunto de dos compañías argentinas con interés en la biotecnología: Bioceres S.A. y Biosidus A.G. En ese momento, ambas empresas reconocieron la necesidad de contar con plataformas tecnológicas de alto rendimiento como factor crítico en el éxito de los proyectos biotecnológicos. Nació entonces INDEAR, como una respuesta a esa visión, organizándose con los criterios de un centro biotecnológico de primera línea a nivel mundial.

Con el apoyo del CONICET, en 2005 comenzó a construirse un complejo de 4.000 m2 en Rosario, y en 2009 Bioceres se convirtió en la empresa responsable de la gestión, tras la cesión del paquete accionario que realizó Biosidus A.G, la otra socia inicial del proyecto, finalizando el edificio ubicado en el Centro Científico Tecnológico de Rosario. En 2010 se inauguró el complejo que alberga en sus laboratorios a una de las más modernas plataformas tecnológicas disponibles hoy en Latinoamérica.

Los proyectos de INDEAR se centran en tecnologías diseñadas para aumentar la productividad de los cultivos, incluyendo tolerancia a sequía y salinidad, resistencia a plagas y herbicidas, uso eficiente de nutrientes, y sanidad vegetal. Hoy, administra 27 activos de propiedad intelectual, con patentes ya adjudicadas en EE.UU., India y Australia.

Sangre nueva. La mayoría de los profesionales que trabajan en INDEAR son jóvenes becarios, investigadores o pasantes.

Menor senescencia. La alfalfa es otro de los cultivos a los que se apuesta fuerte. Se busca que permanezca más tiempo verde para cosechar más volúmen sin perder calidad proteica.

Domesticándolos. Gerónimo Watson, Gerente de Desarrollo de INDEAR, junto a las pruebas que se realizan en indoor para mejora el amaranto, un pseudo cereal como la quínua.

 

¿Qué es Molecular Farming?

Se llama de este modo a la disciplina que usa a las plantas como bio-reactores para producir proteínas recombinantes y otras moléculas biológicas de interés comercial. Usar a las plantas como fabricas productoras de proteínas recombinantes tiene varias ventajas en comparación con la fermentación clásica de bacterias, hongos, levaduras, células animales y de insecto. Por ejemplo:

Bajo costo de producción

Producción a gran escala

Uso eficiente de la energía

Sistema de producción amigable con el ambiente

Menor riesgo de exposición a patógenos humanos/animales

Además, la expresión de la proteína de interés en semillas agrega la ventaja adicional de un almacenamiento estable y económico a temperatura ambiente. Esto permite ajustar los volúmenes de producción para asociarlos a las fluctuaciones del mercado.r

 

 

¿Qué es la quimosina?

Es una enzima que está en el estómago de todos los mamíferos y cumple la función de prolongar el tiempo en que la proteína permanece en el estómago para que el organismo pueda aprovecharla. “Sin ella la leche se digeriría muy rápido, entonces en la evolución apareció esta encima que coagula la leche en el estómago y la proteína se va liberando de a poco”, explicó Patricia Miranda, líder de Proteínas de INDEAR.

Originalmente se sacaba del estómago de los terneros “porque hace 4.000 años alguien transportó leche en el estómago de una vaca -que usaban como bolsa- y cuando lo sacó se dio cuenta que estaba dura”. Hasta que en los 90 se determinó que el ternero al que se le puede sacar quimosina tiene que tener menos de 4 meses, por lo que “la cantidad de lactantes que había que matar para abastecer el mercado iba a ser muy grande; y así fue como la quimosina fue la primer proteína para consumo humano que se produjo en laboratorio”.

El mercado mundial de la quimosina lo dominan dos grandes multinacionales, Hansen y DSM, que controlan el 80%.

En Argentina hay un sólo proveedor de quimosina recombinante que lo hace en bacterias, más algún productor de cuajo a base de extracto de estómago. “La plataforma de producción a través del cártamo tiene la ventaja de menores costos”, sostuvo Miranda.

Complejo proceso. Crear un nuevo cultivo transgénico no es simple. Primero se incorpora el nuevo gen en un trozo de tejido (explanto), que luego tiene que desarrollase in vitro hasta que pueda “rustificarse” y desarrollarse en la tierra. El proceso puede durar 3 meses y son pocas las muestras que lo logran.

Fotos: Juan Manuel Fernández