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XVII CONCURSO DE I+D FONDEF 2009 - 2009 - D09I1262
INNOVAR EN LA TECNOLOGÍA DE PROCESO PARA LA PRODUCCIÓN DE PROTEÍNAS RECOMBINANTES COMPLEJAS EN LA LECHE DE MAMÍFEROS NO TRANSGÉNICOS. PRODUCCIÓN DE ERITROPOYETINA HUMANA RECOMBINANTE PARA SU USO COMO BIOFÁRMACO
  • Nombre : INNOVAR EN LA TECNOLOGÍA DE PROCESO PARA LA PRODUCCIÓN DE PROTEÍNAS RECOMBINANTES COMPLEJAS EN LA LECHE DE MAMÍFEROS NO TRANSGÉNICOS. PRODUCCIÓN DE ERITROPOYETINA HUMANA RECOMBINANTE PARA SU USO COMO BIOFÁRMACO
  • Número/Código : D09I1262
  • Nombre Concurso : XVII CONCURSO DE I+D FONDEF 2009
  • Año Concurso : 2009
  • Duración: 48 (meses)

El planteamiento problema-oportunidad del proyecto deriva de la necesidad creciente de producir proteínas complejas para su uso en: i) investigación básica y aplicada; ii) sistemas de diagnóstico; iii) generación de vacunas; iv) tratamiento de múltiples patologías humanas y veterinarias y; v) procesos industriales. Para muchas de estas demandas se necesitan proteínas que debido a su alto grado de complejidad no se pueden producir mediante síntesis química como otros fármacos convencionales, y que debido a su escasez tampoco se pueden purificar a partir de sus fuentes naturales. Estas moléculas deben producirse por vía recombinante empleando la maquinaria biosintética de sistemas hospederos heterólogos.
Los sistemas convencionales de expresión y producción de proteínas recombinantes están basados en organismos tales como bacterias y levaduras. Para estos microorganismos, si bien son capaces de expresar altas concentraciones de proteínas recombinantes, su uso está restringido a la producción de proteínas relativamente simples. El 50% de los biofármacos disponibles actualmente en el mercado se basan en proteínas cuya actividad biológica o estructura antigénica depende de procesamientos post-traduccionales complejos que solo puede realizarlos la maquinaria biosintética de células animales. Por ello es necesario producirlos en cultivos artificiales de células de mamíferos. Sin embargo, esta tecnología es técnicamente exigente, de baja eficiencia y productividad, y alto costo, lo que genera precios muy elevados para los biofármacos producidos. Además, las posibilidades de inversión en escalamiento y creación de nuevas infraestructuras resultan tan costosas que en estos momentos la demanda supera la oferta, y las capacidades productivas reales.
Los animales transgénicos constituyen una alternativa para la producción de proteínas con alto grado de complejidad. Específicamente en el caso de mamíferos, las construcciones genéticas se pueden diseñar de forma tal que la expresión está restringida a la glándula mamaria durante la lactación. De esta forma se logra que el producto recombinante se secrete en la leche, desde donde se puede purificar mediante procedimientos relativamente simples. Sin embargo, la transgénesis posee limitantes tales como: i) las consideraciones éticas para la generación de un animal transgénico que transmite la nueva información a su descendencia ii) consideraciones de bioseguridad asociadas al posible escape o cruzamiento del animal transgénico; iii) el largo período de tiempo entre el momento en que se incorpora el ADN en un embrión y el momento en que se dispone de todo un hato transgénico con capacidad productiva, con un promedio entre 3 y 5 años dependiendo de la especie.
La presente propuesta se plantea como hipótesis que "Mediante la manipulación genética de las células troncales mamarias, es posible innovar en un proceso tecnológico para la producción de biofármacos recombinantes complejos en la glándula mamaria de cabras (Capra hircus) no transgénicas, con una elevada eficiencia y productividad". Para demostrar esta hipótesis el presente proyecto establecerá los procedimientos y metodologías necesarios para modificar genéticamente la glándula mamaria de cabras. Al término del proyecto se contará con un procedimiento establecido que permita aislar las células progenitoras mamarias, mediante procedimientos de microcirugía y selección en base a marcadores de superficie; realizar su modificación genética in vitro y reimplantarlas en el animal donante. La transformación genética de las células progenitoras mamarias garantizará que las moléculas recombinantes se produzcan en la leche durante toda la lactación y a lo largo de la vida del animal. Sin embargo, estos animales no transmitirán a su descendencia la información genética heteróloga, ya que la misma estará limitada exclusivamente al tejido glandular mamario.
Se utilizará la eritropoyetina humana (hEPO) como molécula de interés para el desarrollo de la presente propuesta y su producción como bigenérico introducirá un valor comercial adicional dentro del proyecto. La hEPO recombinante se utiliza ampliamente para el tratamiento de diferentes tipos de anemia asociadas fundamentalmente a la deficiencia renal crónica, a quimioterapias antineoplásicas y a tratamientos antiretrovirales para el VIH, y como regenerador de tejido nervioso en patologías asociadas a desordenes neurodegenerativos. Desde el 2009 el Estado de Chile incluye este biofámaco en el plan AUGE que beneficia a 6500 pacientes adultos en hemodiálisis con una inversión anual de 2000 millones de pesos chilenos para importar el producto. El mercado mundial de la hEPO recombinante en el 2008 alcanzó los 12 900 millones de dólares y la patente que protegía su producción caducó en 2004, http://ep.espacenet.com.
Las oportunidades de éxito del proyecto están avaladas por la experiencia del equipo ejecutor luego de trabajar por más de 20 años en temas vinculados a la expresión, purificación y caracterización de moléculas recombinantes producidas en la leche de mamíferos. La capacidad del equipo para realizar innovación aplicada está reforzada por más de 25 publicaciones ISI en el tema de expresión en leche, 5 certificaciones de autoría que protegen la generación de ratones y conejos que expresan biofármacos recombinantes en la leche y una patente internacional (WO 2004/0348780 A3; que protege un método de producción de proteínas en la leche de cabras no transgénicas, aceptada ya en varios países). La posibilidad de extraer las células troncales mamarias que dan origen a las células epiteliales secretoras en la glándula mamaria y reimplantar una única célula pluripotente que es capaz de repoblar el tejido mamario y dar lugar a una nueva glándula funcional se demostró en ratón como modelo experimental. La oportunidad para la realización comercial de los resultados del proyecto también se encuentra favorecida por la reciente aprobación por parte de EMEA (julio del 2006) y la FDA (febrero del 2009), de la comercialización de biofármacos inyectables de uso humano, producidos en la leche de mamíferos genéticamente modificados. Por tanto se encuentran ya establecidos los pasos que se deben tener en cuenta para el procesamiento de los biofármacos producidos en la leche de mamíferos http://www.fda.gov/ForConsumers
Al término del proyecto se espera generar una patente de uso internacional que protegerá la tecnología asociada a la modificación genética de la glándula mamaria y al procedimiento de producción de biofármacos recombinantes basados en dicha modificación. La realización comercial de los resultados del proyecto se basará en: i) el licenciamiento de la patente establecida para la modificación genética de la glándula mamaria; ii) posibilidad de comercializar la eritropoyetina recombinante producida en la leche como biogenérico con bajo costo unitario de producción.

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