Joaquín Espí / 19 Septiembre 2018

Biofactorías, ¿el futuro de la biotecnología industrial?

Tras varios años realizando aislamientos de microorganismos a partir de muestras ambientales, en AINIA disponemos de una colección de más de 400 especies con diversas funcionalidades de interés. En el artículo profundizamos en esta línea de I+D propia, en la que estamos desarrollando y poniendo a punto novedosas técnicas para ampliar nuestra "biofactoría" y poder aportar un valor diferencial a sectores tan diversos como el agrícola, alimentario, cosmético, químico o farmacéutico.

La biotecnología industrial o microbiana consiste en el empleo de microorganismos como "biofactorías" o “microfábricas” para obtener productos de interés. Algunos microorganismos útiles se pueden obtener del medio natural, para lo cual hay que aplicar técnicas adecuadas de aislamiento y cribado. En otras ocasiones, y según las aplicaciones, es necesario utilizar herramientas de ingeniería genética como CRISPR para mejorar los rendimientos y obtener organismos superproductores.

Como señalábamos, en AINIA llevamos varios años trabajando en este campo. Nuestra línea de I+D propia, que este año cuenta con apoyo del IVACE en su programa Promece 2018, va orientada a:

  • El desarrollo y puesta a punto de novedosas técnicas para el aislamiento de nuevos microorganismos
  • La obtención de compuestos de alto valor añadido mediante organismos superproductores,
  • El diseño y optimización de los mecanismos de producción a nivel metabólico, con el objetivo de mejorar los rendimientos de los procesos biotecnológicos empleando novedosas herramientas de ingeniería genética (CRISPR).

Microorganismos de interés: ¿Cómo identificarlos?

El primer paso para realizar la búsqueda y aislamiento de microorganismos con funcionalidades de interés es establecer un correcto plan de muestreo que permita seleccionar con un número limitado de muestras el área seleccionada de manera representativa. La elección del punto de muestreo, así como el número de muestras debe ir acorde a la funcionalidad del microorganismo objetivo.

Desde AINIA hemos puesto a punto novedosas metodologías para el aislamiento de microorganismos con funcionalidades concretas, como puede ser la capacidad bioestimulante del mismo, su capacidad probiótica, o su capacidad nematicida, entre otras. Tanto el aislamiento como la posterior evaluación de la actividad son etapas clave para el éxito del proyecto.

En función de la actividad deseada, es posible la utilización de medios de cultivo específicos que permitan diferenciar aquellos microorganismos con dicha capacidad del resto de la microbiota presente. Sin embargo, existen casos donde no se busca una funcionalidad específica, sino conocer la población microbiana existente, así como las posibles relaciones que puedan establecer entre las mismas. Es el caso, por ejemplo, de los microorganismos bioestimulantes, donde recientemente se ha descrito un mayor efecto beneficioso en presencia de ciertas especies concretas.

En estos casos, es posible aplicar las nuevas técnicas de secuenciación genética. Los últimos equipos diseñados para este tipo de análisis (Next Generation Sequencing, NGS), son capaces de determinar el género y especie de toda la población bacteriana a partir de una única muestra.

Este tipo de análisis no sólo proporciona un valor añadido al conocer la microbiota completa de una muestra, sino que permite establecer las posibles relaciones de consorcio entre los microorganismos, aportando información valiosa para el diseño de nuevos productos de aplicación agrícola o alimentaria.

¿Cómo determinar la funcionalidad de un microorganismo?

Una vez los microorganismos se encuentran aislados, ya sea mediante medios de cultivos genéricos o específicos, es necesario evaluar la funcionalidad de interés. Existen diversas técnicas para determinar la capacidad de un microorganismo, así como cuantificar dicha capacidad mediante medios de cultivo selectivos, técnicas colorimétricas o, por ejemplo, la medida de la actividad enzimática en los casos adecuados.

Dichas técnicas permiten cribar entre el gran número de microorganismos obtenidos a partir de las muestras originales y reducir considerablemente los candidatos a ser la próxima "biofactoría" de los compuestos seleccionados.

Nuevas metodologías de detección, aislamiento y cribado rápido de microorganismos

En función de las propiedades de interés, es posible el desarrollo de nuevas metodologías de detección, aislamiento y cribado rápido de los microorganismos atendiendo a sus principales características y que las diferencian del resto de microbiota. Es el caso de microorganismos capaces de degradar ciertas fuentes de carbono, que poseen cierta actividad enzimática de interés, o que sintetizan metabolitos de interés de alto valor añadido para diversas aplicaciones.

Tras varios años realizando aislamientos de microorganismos a partir de muestras ambientales, disponemos de una colección con más de 400 especies con diversas funcionalidades de interés para la industria agrícola, alimentaria, química y cosmética.

Además, disponemos de un secuenciador de tercera generación, cuya principal ventaja es la reducción del tiempo de análisis y del material genético mínimo requerido, para la realización de análisis metagenómicos a partir de muestras de proceso y/o ambientales.

Si quiere conocer más sobre nuestra línea de trabajo en este campo, contacte con nosotros.

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