Avances en nuevos adyuvantes derivados de plantas

Por Marina Clemente*.

Actualmente, existe a nivel mundial un incremento en el interés para la exploración del uso de las plantas como biofábricas para la producción de fármacos y proteínas de interés vacunal. Entre los antígenos vacunales en los que se ha ensayado la expresión en plantas se destacan, por un lado, las vacunas de mucosas para diarreas, hepatitis B y rabia, y por el otro, las vacunas inyectables para el linfoma de no-Hodgkin, las cepas H1N1 y H5N1 del virus de la influenza A, y la enfermedad de Newcastle. Muchos de estos demostraron ser eficientes y seguros en los modelos animales y en ensayos preclínicos.

Se ha demostrado que las plantas tienen la capacidad para producir proteínas complejas funcionalmente activas de mamíferos u de otros organismos eucariotas con actividad terapéutica, como las proteínas de suero humano y reguladores de crecimiento, anticuerpos, vacunas, hormonas, citoquinas, enzimas y anticuerpos. Esta actividad se conoce con el nombre de agricultura molecular de plantas, que consiste en la modificación genética de plantas para producir productos químicos de uso medicinal como proteínas recombinantes, es decir aquellas que se obtienen a partir de una línea celular distinta a la célula original.

Esta producción de proteínas recombinantes es posible por la capacidad de las plantas de realizar modificaciones post-traduccionales que hacen que estas se plieguen correctamente y mantengan su integridad estructural y funcional.

Sin embargo, uno de los grandes retos que tiene la explotación de plantas como sistema alternativo y que despertó el interés del ambiente académico, es superar los bajos rendimientos de producción de las proteínas recombinantes expresadas en los vegetales. La estabilidad de la proteína recombinante es considerado el factor más importante que limita los rendimientos en la agricultura molecular.

En este sentido, en nuestro laboratorio en el Instituto de Investigaciones Biotecnológicas “Dr. Rodolfo A. Ugalde” Instituto Tecnológico de Chascomús (IIB-INTECH, CONICET-UNSAM) nos propusimos explorar nuevas estrategias que permitan minimizar la degradación de la proteína foránea, contribuyendo a aumentar el potencial comercial de los sistemas de producción basados en las plantas para la expresión de proteínas de interés farmacéutico, industrial o para el desarrollo de vacunas.

Utilizamos proteínas de estrés térmico de 90-kDa (del inglés, Heat Shock Protein, HSP90) como acarreadores y adyuvantes de péptidos de interés para ser expresados en sistemas vegetales.

Las proteínas HSP90 son proteínas solubles que se encuentran altamente conservadas entre bacterias, levaduras, plantas y animales. Estas se expresan en todas las células de un organismo, y alcanzan niveles entre el 1 y el 2 por ciento de las proteínas totales solubles, lo que las ubica entre las más abundantes. Asimismo, en los últimos años, se ha reconocido la importancia y su rol central en la modulación del sistema inmune como respuesta a infecciones y procesos tumorales por lo que se las propone como adyuvantes en el desarrollo de vacunas.

La principal función de estas moléculas está relacionada con su participación en el plegado correcto durante la síntesis de nuevo de ciertas proteínas así como en el replegado de aquellas desnaturalizadas o parcialmente desnaturalizadas.

De esta manera, las proteínas HSP90 podrían incorporarse al uso de plantas como biofábricas en su doble función: la de chaperona mejorando la expresión de la proteína recombinante acarreada y expresada en plantas y la de adyuvante incrementando el valor inmunoestimulatorio de los extractos vegetales en el caso de la expresión de proteínas de interés vacunal.

Las HSP90 son una alternativa novedosa al uso de adyuvantes basados en toxinas ya que debido a sus propiedades inmunomoduladoras es un adyuvante no tóxico y por lo tanto más seguro, además de un excelente acarreador de proteínas y péptidos antigénicos expresados en plantas.

La fusión de las proteínas recombinantes a las proteínas HSP90 presenta dos ventajas principales respecto a otros péptidos: por un lado, el hecho de que estas proteínas se encuentran en altas cantidades en las células lo que garantiza una alta expresión de la proteína de fusión recombinante, y por el otro, en el caso de expresar proteínas de interés vacunal, las proteínas HSP90 potencian la respuesta inmune de la proteína transportada actuando como un adyuvante.

Finalmente, cabe destacar, que existen protocolos de purificación de un solo paso de las proteínas HSP90 acomplejadas a péptidos o proteínas mediante cromatografía de afinidad, lo que permitiría la purificación rápida y eficiente de la proteína de fusión recombinante en caso de que fuera necesaria. De esta manera, se mejora significativamente el valor de las plantas como factorias y como sistemas de inmunización en el caso de antigenos de interés vacunal.