Em posts anteriores temos escrito sobre o potencial de algas para produzir biocombustíveis aquícolas e a consequente criação de pólos Algal-Químicos (similares aos PetroQuímicos).
Além deste potencial, algas também oferecem uma grande e desafiante possibilidade de desenvolvimento de pólos Algal-BioFarmacêuticos visando a produção industrial a baixo custo de fármacos tais como anticorpos monoclonais, interleucinas e hormônios de crescimento humano.
Chlamydomonas reinhardtii – O que esta Alga Tem de Tão Especial?
Sempre digo em minhas aulas, palestras e conferências que a C. Reinhardtii é a micro-alga de mil-e-uma-possibilidades. Afirmo isto, devido ao fato que entre todas as espécies de algas unicelulares que temos estudado, a Chlamydomonas reinhardtii é a que tem até agora mostrado o melhor desempenho e maior potencial para ser usada na bio-produção de Fármacos.
Em outras palavras, é o que em engenharia genética denominamos de capacidade consistente de um micro-organismo de expressar (reproduzir) genes humanos, como por exemplo, a insulina.
Como se sabe, a insulina é um hormônio sintetizado no pâncreas, que promove a entrada de glicose nas células e também desempenha papel importante no metabolismo de lipídeos e proteínas.
Além disto, há uma série de razões adicionais porque os especialistas em algal biotecnologia consideram esta micro-alga tão especial. Primeiramente, C. reinhardii é bem conhecida por ser um microrganismo habitante do solo e água e que cresce muito bem em água doce.
Segundo, o seu genoma foi seqüenciado, é plenamente conhecido e tem sido cultivada com sucesso em nossos laboratórios. C. reinhardtii pode de fato ser cultivada em um meio simples de sais na presença de luz, onde ela pode fotossíntetisar e produzir sua própria glicose. Também pode ser cultivada heterotroficamente em um meio de acetato, e pode ser economicamente cultivada em pequena e grande escala em foto-bio-reatores de até 500 000 litros.
Chlamydomonas reinhardtii – Medalha de Ouro dos BioFármacos?
C. reinhardtii tem muito outros atributos que a torna uma forte candidata para o prêmio de medalha de ouro na maratona, decathlon ou olimpíadas dos BioFármacos. Entre estas qualidades podemos destacar as seguintes. O DNA de seus cloroplastos, mitocôndrias e núcleos podem ser facilmente modificados geneticamente. Em outras palavras, os genes humanos (seções de DNA) podem ser introduzido nestas estruturas usando técnicas de engenharia genética.
Uma dessas técnicas é a micro-injeção pronuclear, na qual uma agulha microscópica (canhão gênico) insere o gene desejado no núcleo ou em outras organelas celulares. Outro método, eletroporação que permite a introdução de DNA exógenos (estrangeiros) em membranas expondo-os a uma alta diferença de potencial elétrico. Isto age para aumentar a sua permeabilidade.
Proteínas expressas por Chlamydomonas podem em alguns casos sofrer modificação pós translacional de forma mais eficaz para emular o comportamento das proteínas de origem humana, ao contrário de outros organismos geneticamente modificados, tais como leveduras. Na verdade, leveduras e bactérias (ex. E. coli) são frequentemente incapazes de expressar plenamente anticorpos monoclonais, proteínas (imunoglobulinas) ou mais complexas proteínas.
Desafios à Frente para Produção de Biofármacos Usando Algas
Entretanto, há vários desafios a serem vencidos até chegarmos o ponto de colocar C. reinhardtii no pódio de ouro da corrida de produção de biofármacos humanos. O primeiro ponto a considerar é que o sistema imunológico humano pode rejeitar os produtos farmacêuticos derivados de DNA das algas e, portanto, como foi demonstrado em considerações recentes, o DNA humano sintético na alga não será considerado como equivalente, até que seja testado os possíveis efeitos indesejáveis nos seres humanos e no meio ambiente.
Outro desafio interessante é que temos encontrado processos dentro do núcleo das Chlamydomonas que ainda não entendemos completamente e que tendem a silenciar a expressão do gene estrangeiro. Contudo, vários genes que podem ser responsável por esse fenômeno, foram identificados e estão sendo investigados.
Com relação à expressão de transgenes pelo cloroplasto, o viés do codon (desta vez em termos de níveis elevados AT) também apresenta um problema, como o baixo nível de tradução de genes estranhos nessa organela.
Estudos recentes, entretanto, mostraram que a cloroplastos de Chlamydomonas é capaz de expressar complexo anticorpos monoclonais, como o anticorpo anti-herpes simplex, HSV8lsc. Dado o baixo custo de cultivar Chlamydomonas reinhardtii, o potencial existe, portanto, para produzir esses anticorpos em larga escala no futuro próximo.
Uma vez que estas questões acima sejam solucionadas, o futuro dos produtos biofarmacêuticos geneticamente modificados produzidos por esta microalga terão uma potencial imenso no campo da biomedicina e biofármacos e assim estaremos bem próximo de tão esperada conquista da medalha de ouro pela Chlamydomonas reinhardtii.
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Excelente conteúdo.
Descobri este seu artigo, quando pesquisava sobre esta matéria das algas verdes.