La biotecnología es un área de conocimiento que está impulsando los estudios científicos y revolucionando la industria. Su carácter multidisciplinar, que combina estudios de biología o farmacia con áreas como la ingeniería o la informática, hace que su definición sea compleja. Debido a esto, la Organización de las Naciones Unidas en el año 1992, durante el Convenio sobre la Diversidad Biológica, creó en su artículo 2 un glosario de términos referidos a este campo. En el citado artículo, se entiende por biotecnología toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos de interés humano.
Desde la Comisión Europea se anunció el pasado año una propuesta para una Ley de Biotecnología con el objetivo de aumentar la competitividad en el sector sanitario e impulsar las empresas biotecnológicas de la rama de la salud. Sin embargo, la biotecnología tiene aplicaciones en múltiples sectores debido a su naturaleza transversal.
Tal es su dimensión y diversidad, que existe una distinción por colores, en la cual cada rama específica tiene asignada uno: el verde para el estudio de cultivos más sustentables, resistentes a plagas y sequías; el rojo para aquellos centrados en la medicina y salud; el azul para la biotecnología marina; el gris para todo lo relativo al medio ambiente; y el amarillo para investigaciones de nutrición y alimentos, entre otros. Desde la Universidad de La Laguna se apuesta por fomentar la aplicabilidad de las investigaciones realizadas en las distintas áreas y por transferir sus conocimientos.
María Antonieta Quispe Ricalde.
Enfermedades y contaminantes ambientales
La biotecnología sanitaria o roja es la rama que recoge aplicaciones biosanitarias, cuyo fin último es la prevención, diagnóstico y tratamiento de enfermedades. María Antonieta Quispe Ricalde, profesora ayudante doctora en el área de Nutrición y Bromatología de la Universidad de La Laguna, trabaja específicamente la patología de la leishmaniasis, una enfermedad infecciosa causada por el parásito Leishmania, que se contagia a través de la picadura de insectos vectores infectados.
“La aplicación de las investigaciones que realizo van dirigidas al diseño de sistemas de diagnóstico para esta enfermedad infecciosa”, apunta Quispe Ricalde. Concretamente, la investigadora señala que en países de Latinoamérica donde esta enfermedad es endémica, es un problema de salud pública relevante y actualmente no existe un diagnóstico específico y que esté al alcalde de centros de salud primarios.
Sus estudios se centran en mejorar el diagnóstico tanto por técnicas de biología molecular como por serología. “Seguimos investigando en moléculas y técnicas que permitan la mejora del diagnóstico, así como su aplicación en zonas rurales, donde se carece de infraestructura”, subraya la investigadora. A pesar de que el diagnóstico por PCR, que detecta el ADN del parásito, ha tenido grandes avances, la investigadora argumenta que no se puede dejar de lado “la necesidad de una infraestructura y una tecnología adecuada para la aplicación de la PCR”.
Su investigación pone de manifiesto una problemática fundamental dentro de la biotecnología aplicada a la salud: asegurar que los avances científicos lleguen realmente a las poblaciones más vulnerables. Por ello, su trabajo también persigue el desarrollo de herramientas diagnósticas más sencillas, económicas y universales, que puedan implementarse en zonas rurales o endémicas donde la enfermedad tiene mayor incidencia.
Otras de sus líneas de investigación es el estudio de las bacterias halófilas, que poseen una importante aplicabilidad dentro del campo de la biotecnología ambiental o gris. Sus estudios empezaron con el aislamiento de estas bacterias, procedentes de manantiales salinos. Tras la identificación y secuenciación de sus genomas, se detectó la presencia de genes relacionados con la resistencia a metales, entre ellos el arsénico.
A partir de estos hallazgos, la investigación se centró en estudiar la capacidad de las bacterias para resistir y transformar este contaminante. Esto las convierte en candidatas potenciales para aplicaciones de biorremediación ambiental, una aplicación de la biotecnología que consigue degradar, transformar o neutralizar contaminantes tóxicos, convirtiéndolos en sustancias inocuas o menos perjudiciales para el medio ambiente y para la salud humana. En concreto, la actividad de estas bacterias, se podrían emplear en sistemas biológicos destinados al tratamiento de aguas contaminadas, o la recuperación de suelos afectados por actividades industriales o mineras.
Actualmente, Quispe Ricalde forma parte del grupo de investigación Nutrición, Salud y Alimentación (NAYS) de la Universidad de La Laguna. “Mi idea es poder utilizar metabolitos de microorganismos ambientales en la industria alimentaria” explica la parasitóloga. Las bacterias halófilas poseen una utilidad enorme dentro del área de la alimentación y nutrición, ya que son fáciles de cultivar y manejar en el laboratorio, lo que permitiría su explotación a diferentes niveles.
Cristina Yunta Yanes.
Resiliencia agrícola y diseño predictivo de nuevos insecticidas
La biotecnología molecular moderna actúa como un puente integrador que utiliza el análisis de las vías bioquímicas para resolver desafíos globales. En este campo de confluencia científica, Cristina Yunta Yanes, profesora ayudante doctora del área de Bioquímica y Biología Molecular e investigadora en el Instituto de Tecnologías Biomédicas, desarrolla sus principales líneas de investigación.
Una de las vertientes de su trabajo se enmarca en la biotecnología vegetal o verde, enfocada en la caracterización de las cadenas de transducción de señal que regulan la resistencia al estrés abiótico en las plantas. “Se trata de los impactos negativos causados por factores ambientales no vivos, tales como sequías prolongadas, temperaturas extremas o alta salinidad en el suelo, que alteran severamente el metabolismo vegetal y frenan el crecimiento de los cultivos”, explica la doctora. Esta es la principal causa de la pérdida de cosechas a nivel mundial, una situación agravada por el cambio climático. La aplicación biotecnológica de este estudio permite desarrollar plantas con un uso hídrico mucho más eficiente y crear tratamientos específicos que mitiguen el impacto de estrés ambiental en la agricultura de precisión.
Paralelamente, la experiencia de la investigadora en enzimología molecular es esencial en la identificación y caracterización de enzimas detoxificadoras en insectos vectores de enfermedades. “Son capaces de desarrollar de forma natural mecanismos de defensa bioquímica para degradar, neutralizar o expulsar los compuestos químicos diseñados para eliminarlos, como son los insecticidas”, explica Yunta Yanes.
Conocer la estructura y el comportamiento de estas enzimas es clave para el diseño de herramientas biotecnológicas que permitan evaluar nuevos compuestos con capacidad insecticida en los inicios tempranos de su desarrollo. Esto permite anticipar el riesgo fisiológico de que el insecto anule el producto desarrollando resistencia metabólica del mismo y permite modelar moléculas más eficaces y duraderas evitando que las nuevas soluciones de control de vectores pierdan eficacia poco después de salir al mercado.
Esta investigación tiene una transferencia directa en la salud pública y en la lucha epidemiológica contra vectores de enfermedades como la malaria, el zika o el dengue. El mapeo de mutaciones específicas, como las que confirieron resistencia enzimática al DDT en ciertos mosquitos, aporta la información crítica necesaria para diseñar nuevas estrategias de control. Esto incluye el desarrollo de mosquiteras de última generación tratadas con combinaciones sinérgicas de diferentes compuestos químicos, lo que optimiza la prevención sanitaria y reduce la necesidad de utilizar insecticidas tradicionales de alta toxicidad ambiental.
José Javier Fernández Castro,
Canarias como referente de biotecnología azul
El archipiélago canario goza de ecosistemas marinos insulares en los que habitan organismos clave para el desarrollo de una biotecnología azul aplicada a biomedicina, al control alimentario, la acuicultura o incluso la cosmética.
Dentro del Instituto Universitario de Bio-Orgánica Antonio González se encuentra el grupo de investigación de Productos Naturales Marinos (PRODMAR), que desarrolla líneas de investigación de biotecnología azul. José Javier Fernández Castro, catedrático del departamento de Química Orgánica de la Universidad de La Laguna, lidera este grupo, que a su vez es una Unidad Asociada que trabaja mano a mano con el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).
Su principal objetivo es la investigación de metabolitos bioactivos de origen marino, que son compuestos químicos producidos por organismos como algas, bacterias, hongos, esponjas, corales, o microorganismo del océano como microalgas. Estos pueden tener efectos biológicos sobre otros seres vivos o células, que pueden llegar a ser útiles para el ser humano en la medicina como antitumorales, antibióticos o antivirales, y otras aplicaciones en la alimentación o la industria farmacéutica.
Entre sus colaboraciones se encuentran otros grupos de investigación de la Universidad de La Laguna como el grupo de investigación Biomédica (BioLab) con estudios de citotoxicidad sobre líneas de cáncer, o el Instituto de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias (IUETSPC) con ensayos sobre parásitos. “Lo que intentamos es darle un abanico de posibilidades a todo lo que estamos aislando en el laboratorio con el fin de buscar el máximo de rentabilidad biomédica para una posible explotación de esa sustancia”, resalta Fernández Castro.
Mª Luisa Souto Suárez.
El grupo de investigación desarrolla distintas líneas centradas en el estudio de la toxicidad de microorganismos y organismos marinos. M.ª Luisa Souto Suárez, profesora titular del área de Química Orgánica de la Universidad de La Laguna, y miembro de PRODMAR, se ha especializado en los dinoflagelados, unos microorganismos marinos microscópicos que pueden producir toxinas y que generan metabolitos con interés farmacéutico y biotecnológico.
Entre ellos estudia los géneros Amphidinium y Prorocentrum, que producen toxinas asociadas a mareas rojas. Una de sus principales líneas se basa en el aislamiento, cultivo e identificación de especies marinas tóxicas, con el objetivo de determinar cuáles son los compuestos responsables de dicha toxicidad. En este ámbito, el grupo investiga microorganismos productores de toxinas asociadas a síndromes como la ciguatera, una intoxicación alimentaria causada por el consumo de peces tropicales o subtropicales contaminados con ciguatoxinas.
Desde la Unidad Asociada dentro del grupo PRODMAR se encuentra Ana Raquel Díaz Marrero, doctora en Química Orgánica por la Universidad de La Laguna e investigadora miembro del Instituto de Productos Naturales y Agrobiología del CSIC. “Existe una amplia diversidad de dinoflagelados potencialmente tóxicos presentes en nuestras aguas, entre ellos los géneros Prorocentrum, Gambierdiscus u Ostreopsis, lo que pone de manifiesto la importancia de continuar investigando”, expresa Diaz Marrero. Estas investigaciones resultan fundamentales para mejorar en la detección temprana de toxinas marinas y trasladar posteriormente esta información a los sistemas de control sanitarios, al ámbito del comercio alimentario, “incluso a las propias cofradías de pescadores”, subraya Fernández Castro.
Junto a estos investigadores se encuentra Nathália Nocchi, bióloga y doctora en Ecología Marina por la Universidad Federal Fluminense de Brasil. Su investigación dentro del grupo está más enfocada en los productos marinos desde la parte orgánica, para conocer la producción de los metabolitos bioactivos de origen marino. Nocchi, técnico del SEGAI de Servicios de Análisis Lipídicos de la Universidad de La Laguna, destaca la singularidad del ecosistema marino en Tenerife. “Aunque desde fuera pueda parecer pequeña, Tenerife posee una biodiversidad enorme. Gracias a los microclimas y microhábitats, un desplazamiento de apenas pocos kilómetros supone encontrarte en un ecosistema completamente distinto”, resalta la bióloga.
Nathália Nocchi.
Difusión y cooperación, entre los retos a futuro
A pesar de que estos estudios tan diversos tienen una gran utilidad en el día a día, esta disciplina también se enfrenta a grandes desafíos. Uno de ellos es la falta de conocimiento, o más concretamente, de reconocimiento de su aplicabilidad real para las industrias, el ser humano o el medioambiente. “Falta información para la gente joven, que no es consciente de cuáles pueden ser las aplicaciones y cómo utilizamos estos conocimientos. Los estudiantes muchas veces no tienen una visión completa de lo que es la carrera”, comenta Quispe Ricalde.
“Para nosotros, lo importante siempre ha sido intentar transferir al máximo los conocimientos que investigamos en nuestro laboratorio”, afirma Nocchi. La idea del grupo PRODMAR es tener productos naturales marinos que puedan tener su traslación a la sociedad. “Los estudios van avanzando a la par con las necesidades de la población, por ello es vital difundir sus aplicaciones” añade Díaz Marrero.
A esto se suma la globalización en la que vivimos, donde las investigaciones requieren de esta difusión para enriquecer la cooperación nacional e internacional. Esto es clave para seguir avanzando en una aplicación real en la sociedad. “Mis estudios sobre las bacterias halófilas han sido posibles gracias a la cooperación de la Universidad de La Laguna junto con la Universidad de San Antonio Abad de Cusco”, comenta Quispe Ricalde. La cooperación científica y la transferencia del conocimiento serán claves para seguir acercando la biotecnología a la sociedad y a los retos del futuro.
Este reportaje es una iniciativa enmarcada en el Calendario de Conmemoraciones InvestigaULL, proyecto de divulgación científica promovido por la Universidad de La Laguna.
Unidad de Cultura Científica y de la Innovación (Cienci@ULL)
