¿Vacunas comestibles? El potencial de la agricultura molecular

En días de canícula, nada más refrescante que morder una naranja fría y sabrosa y sentir la explosión de los cítricos en nuestra boca. ¿Y si, además de refrescarnos, acabásemos de ser vacunados contra el último virus con esta sencilla acción?

Ese es uno de los objetivos de la agricultura molecular, consistente en la modificación de los genes de las plantas para que puedan producir determinadas proteínas capaces de ser empleadas como medicinas o vacunas. Mediante la ingeniería genética y la biología sintética, los científicos pueden introducir nuevas vías bioquímicas en las células de las plantas, o incluso en plantas enteras, convirtiéndolas básicamente en biorreactores de un solo uso.

Concebida en 1986, la agricultura molecular recibió su impulso tres décadas después, cuando la FDA aprobó la primera –y única– proteína terapéutica de origen vegetal para el tratamiento de la enfermedad de Gaucher, un trastorno genético poco frecuente que impide la descomposición de las grasas.

Las vacunas y los anticuerpos monoclonales producidos a partir de plantas son mucho más potentes que las moléculas similares fabricadas en huevos de gallina o levaduras

Sin embargo, para los doctores Hugues Fausther-Bovendo y Gary Kobinger, de la Universidad de Laval (Quebec) y del Laboratorio Nacional de Galveston (Texas), respectivamente, esto no ha hecho más que empezar. En un reciente artículo, la pareja sostiene que las plantas han sido durante mucho tiempo un recurso ignorado para la biofabricación.

Beneficios de la biomanufactura

Las plantas son baratas de cultivar y resisten las formas comunes de contaminación que acechan a otros procesos de fabricación de medicamentos, además de ser sostenibles y respetuosas con el medio ambiente. Las proteínas o vacunas terapéuticas resultantes suelen almacenarse dentro de sus semillas u otros componentes celulares, que pueden deshidratarse fácilmente para su almacenamiento, sin necesidad de congeladores ultrafríos ni soportes esterilizados.

Además, funcionan con rapidez. En solo tres semanas, la empresa canadiense Medicago produjo una vacuna candidata contra el COVID-19 que imita la capa externa del virus para estimular una respuesta inmunitaria. La vacuna se encuentra ahora en la última fase de los ensayos clínicos. 

Aún más radical, las propias plantas pueden convertirse en medicamentos comestibles. En lugar de inyectarse insulina, los diabéticos podrían comer un tomate. En lugar de vacunarse contra la gripe, podrían masticar una mazorca de maíz fresco y dulce. La atracción de la agricultura molecular animó a la DARPA (Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa) a financiar tres enormes instalaciones para optimizar las vacunas fabricadas con plantas.

Qué hay de nuevo 

Manipular otras formas de vida para fabricar medicamentos no es algo novedoso. Por ejemplo, la levadura común es el medio favorito de los científicos en la ingeniería genética y el mejor amigo del cervecero, pero existe gran variedad de medios: desde las células de insectos hasta los más mundanos, como los huevos. La vacuna contra la gripe, por ejemplo, se cultiva en huevos de gallina, lo que favorece el crecimiento de una versión atenuada del virus para ayudar a estimular el sistema inmunitario. La próxima vacuna del COVID-19 hace lo mismo.  

A pesar de que el uso de células de levadura o de mamíferos para la biofabricación es habitual, sigue siendo un proceso costoso. Las células llenan enormes contenedores giratorios dentro de instalaciones estrictamente controladas. Las operaciones están bajo la amenaza constante de los patógenos zoonóticos que podrían destruir todo un tanque.

Sin embargo, el uso de plantas como biofábricas es más económico y sencillo. A esto se suma la ventaja de la experiencia. Tras miles de años de conocimientos agrícolas colectivos es relativamente fácil determinar la mejor manera de cultivar una hoja de tabaco productora de anticuerpos o una soja para fabricar vacunas contra el herpes. En los países en desarrollo, basta con plantarlas en el campo o en pilas verticales, sin necesidad de equipos especiales. Tras la cosecha, hay que triturar las plantas y extraer los medicamentos del jugo, o simplemente congelar las partes de la planta que contienen el medicamento hasta convertirlas en polvo para su almacenamiento y envío. Todo el proceso es económico y sostenible.

El uso de plantas como biofábricas es más económico y sencillo. A esto se suma la experiencia tras miles de años de conocimientos agrícolas colectivos y el auge de las herramientas de edición genética

Si a esto le añadimos el reciente auge de las herramientas de edición genética, la agricultura molecular está de enhorabuena. El proceso es similar al de los cultivos modificados genéticamente. Comienza con la introducción de un vector en toda la planta o en las células vegetales, que lleva el código genético para fabricar una proteína o una vacuna. Dependiendo del tipo de vector, el nuevo ADN puede integrarse en el propio genoma de la planta –lo que se denomina "expresión estable"–o puede “flotar” durante el tiempo suficiente para que la planta lleve a cabo sus propias funciones de fabricación de proteínas. 

Esta última opción, denominada "expresión transitoria", es especialmente tentadora por su rapidez. Según los autores, es posible extraer vacunas y proteínas terapéuticas en cuestión de semanas.

Uno de los beneficios más sorprendentes es que las vacunas y los anticuerpos monoclonales producidos a partir de plantas –por ejemplo, los utilizados para tratar casos graves de coronavirus– son mucho más potentes que las moléculas similares fabricadas en huevos de gallina o levaduras. La mayoría de las vacunas actuales requieren adyuvantes (sustancias que ayuda a estimular aún más la respuesta inmunitaria). Sin embargo, en las plantas, la vacuna resultante contiene una mezcla de sustancias bioquímicas vegetales que pueden actuar de forma similar a un adyuvante, lo que podría hacer que las fórmulas de las vacunas fueran mucho más sencillas y asequibles. 

Las vacunas fabricadas con plantas comestibles podrían generar respuestas inmunitarias significativas

Pero cuidado: sobreestimular el sistema inmunitario puede tener efectos secundarios catastróficos. Por suerte, hasta ahora, los anticuerpos monoclonales producidos por plantas contra el VIH y el ébola han mostrado muy pocos efectos secundarios, siendo el más común una fiebre baja. 

Quizá la promesa más tentadora de la agricultura molecular en un futuro próximo sea la de los cultivos que contienen una vacuna. Ya ha habido algún precedente sin resultados destacables; pero parece que ahora, con el apogeo de CRISPR y otras herramientas de edición genética de precisión, "las vacunas fabricadas con plantas comestibles podrían generar respuestas inmunitarias significativas". Por el momento, las terapias relacionadas están todavía en fase de desarrollo preclínico. La fabricación de proteínas farmacéuticas continúa dominada por los sistemas de producción tradicionales, pero quizá pronto se aprecie el atractivo económico de la agricultura molecular y podamos decir que la siguiente generación de vacuna será comestible y cultivada en una planta.

Artículo publicado en agosto de 2021.

Fuente: SingularityHub.

 Imagen de apertura: Jaimie Phillips on Unsplash. Interior: Markus Spiske on Unsplash.