Bacterias y levaduras: fábrica de biomoléculas

Existe una gran variedad de hongos y bacterias comestibles o con usos en la fermentación en la industria del vino y la leche.

Claudio Augusto Castañon Suárez

2021-01-31
Ciudad de México

Los hongos y bacterias son organismos que generalmente son catalogados como “malos” debido a que se les asocia con diversos tipos de enfermedades. Sin embargo, es incorrecto e injusto pensar que todo lo que provenga de estos seres vivos es perjudicial para la salud humana. Además de que existe una gran variedad de hongos y bacterias comestibles o con usos en la fermentación en la industria del vino y la leche, existen muchas otras formas en las que se pueden aprovechar estos microorganismos.

Algunos hongos microscópicos como las levaduras de la cerveza (Saccharomyces cerevisiae) y bacterias como Escherichia coli son organismos que se usan ampliamente en la industria de la biotecnología por lo fácil que es establecer cultivos de estas células y lo relativamente sencillo que es manipularlas para hacer que produzcan biomoléculas de interés como proteínas y metabolitos secundarios con diversas aplicaciones.

Mediante tecnología de ADN recombinante, las personas dedicadas a la biotecnología han logrado ensamblar e insertar secuencias de ADN de diferentes organismos como el ser humano, plantas, animales o incluso de virus dentro de células de bacterias y de levaduras, con el fin de darles las instrucciones genéticas necesarias para que logren producir una molécula de interés. A las moléculas o proteínas obtenidas mediante este proceso se les denomina recombinantes.

Un ejemplo es la insulina, una hormona ampliamente usada en el tratamiento de la diabetes. En un inicio, esta hormona era obtenida de animales como cerdos y vacas, lo cual tenía varias desventajas, ya que la insulina de estos animales no es idéntica a la humana, además de que el aislamiento de esta hormona a partir de animales era complicado y con un rendimiento bajo. Gracias a la biotecnología, ahora se produce insulina humana en bacterias y levaduras, la cual es fácil de producir en grandes cantidades y relativamente sencilla de extraer, por lo que ha reemplazado casi por completo a la obtenida de fuentes animales.

La quimosina es una enzima que se encuentra en el cuajo, sustancia producida en el estómago de muchos animales rumiantes lactantes. Esta enzima les permite cortar la leche para una mejor absorción. Tradicionalmente, el cuajo de bovinos se usaba para la producción de quesos, pero debido a lo complicado que era la extracción del cuajo de animales lactantes y a su escasez, los productores de queso empezaron a buscar alternativas para obtener esta sustancia. Con ayuda de la ingeniería genética, fue posible transformar a los hongos Aspergilus niger o Kluyveromyces lactis para que produzcan una quimosina idéntica a la de origen animal, pero de una manera más eficiente. Se estima que entre el 80 y el 90 por ciento de los quesos producidos en Estados Unidos y Reino Unido se fabrican con ayuda de la quimosina recombinante.

La hormona del crecimiento humano es necesaria para diversos procesos del desarrollo y crecimiento, especialmente en niños; la deficiencia de esta hormona se asocia a una baja estatura y demoras en la madurez sexual. Se administra externamente a pacientes que la producen en pocas cantidades para que tengan un crecimiento y desarrollo normal. Antes de que estuviera disponible la hormona recombinante, ésta se obtenía de la glándula pituitaria de cadáveres, una práctica muy riesgosa, ya que podía provocar enfermedades priónicas como la enfermedad de Creutzfeldt–Jakob. El uso de la hormona del crecimiento recombinante eliminó este problema y es la que se usa ahora en terapias y también para mejorar el desempeño de atletas.

El desarrollo de la vacuna contra la hepatitis B fue posible mediante la producción de proteínas del virus en células de levaduras. Esto fue necesario debido a que, a diferencia de otros virus, el virus de la hepatitis B no se puede cultivar in vitro. Los fragmentos proteicos recombinantes de este virus funcionan como antígenos en la vacuna para que sean reconocidos por el sistema inmune.

Otro uso más de esta tecnología es para la producción de pruebas para diagnosticar el VIH. En estas pruebas se extraen los anticuerpos encontrados en la sangre del paciente y hacer que reconozcan al antígeno, en este caso, el antígeno no es un virus real, sino proteínas recombinantes del VIH producidas en laboratorios. Cuando los anticuerpos de paciente reconocen los antígenos sintéticos, la prueba es positiva.

Y éstos son solo algunos ejemplos de las aplicaciones que tienen las bacterias y hongos en la biotecnología y, probablemente en el futuro, esta tecnología siga en aumento para hacer más eficiente la producción de alimentos, medicinas y vacunas.