Pigmentos microbianos y Alzheimer: los potenciales guardaespaldas de la memoria

Las tecnologías de bioproducción son una herramienta que va a permitir a corto y medio plazo producir C.A.V.A.s, es decir, compuestos de interés terapeútico e industrial, de una forma sostenible, ecoeficiente y rentable. En mi opinión, posiblemente, sea la clave de la que dispone en estos momentos la Biotecnología, para realizar una auténtica revolución en campos tan diversos, como el alimentario, agronómico o el biomédico. ¿Es posible innovar en la investigación de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer mediante la Bioproducción? Lo veremos en este post.

Hoy, 21 de septiembre, es la fecha elegida por la Organización Mundial de la Salud y la Federación Internacional de Alzheimer como día internacional del Alzheimer. El propósito de esta conmemoración es dar a conocer la enfermedad y difundir información al respecto, solicitando el apoyo y la solidaridad de la población en general, de instituciones y de organismos oficiales. Con el lema “Alzheimer. Cuestión de Estado” la Confederación Española de Asociaciones de Familiares de Personas con Alzheimer y otras Demencias (CEAFA) señala que “el Alzheimer continúa siendo una prioridad; no sólo no se ha conseguido detener, sino que sus efectos son cada vez más perniciosos (y lo seguirán siendo en los próximos años)”.

¿Qué es el Alzheimer y cuáles son sus causas?

El Alzheimer es una enfermedad neurodegenerativa que se manifiesta como deterioro cognitivo y trastornos conductuales. Se caracteriza en su forma típica por una pérdida progresiva de la memoria y de otras capacidades mentales, a medida que las neuronas mueren y diferentes zonas del cerebro se atrofian. Se estima que la enfermedad suele tener una duración media aproximada después del diagnóstico de 10 años. Todavía no se conoce muy bien la causa de la enfermedad. Hay varias hipótesis. Una de ellas sostiene que la enfermedad comienza a desarrollarse cuando se depositan unas placas de una proteína beta-amiloide en los axones de las neuronas.

Muchos laboratorios se encuentran investigando tanto en las causas de esta enfermedad como en su tratamiento. Por ejemplo, en el Centro para Medicina Molecular Max Delbrück de Berlín, han encontrado que la orceína, un colorante natural que procede de líquenes, y otra sustancia denominada O4, se unirían a esa proteína beta-amiloide y harían que se redujesen los síntomas de la enfermedad al disminuir rápidamente la concentración de proteínas tóxicas en el organismo que causan la disfunción neuronal y la pérdida de memoria a los afectados por la enfermedad. Todavía quedan por realizar ensayos clínicos pero es ahora mismo una de las alternativas de lucha contra la enfermedad. Pincha para ver Referencia. 

Líquenes y sus simbiontes como fuentes de CAVAs de potencial aplicación frente a enfermedades neurodegenerativas

La orceína descrita en este trabajo de investigación, es un colorante de color rojo violáceo (púrpura) que se emplea en la industria alimentaria con el código E182. Concretamente, los investigadores la aislaron de un liquen denominado Roccella tinctoria procedente de las Islas Canarias y fue elegida de entre cientos de sustancias naturales que el equipo analizó para buscar candidatos potenciales en el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas. El descubrimiento se sus potenciales efectos biológicos llevó a los investigadores a la búsqueda de compuestos parecidos, identificando así la O4, un tinte azul de estructura muy similar a la de una de las moléculas que componen la orceína y que fue empleado para los ensayos de laboratorio

Según la Dra Eva Barreno, experta de reconocido prestigio mundial en el tema, los líquenes  son “seres enigmáticos y complejos, cuyos cuerpos vegetativos (talos) son el resultado de asociaciones simbióticas cíclicas entre, al menos, un hongo heterótrofo (micobionte) y un socio fotosintético (fotobionte), unicelular o cenobial, que es el que sintetiza los azúcares necesarios para el metabolismo, liberando oxígeno en el proceso. Los fotobiontes pueden ser cianobacterias de color verde azulado –procariotas- y/o algas verdes unicelulares –eucariotas-. Los micobiontes más comunes son los hongos ascomicetos”.

No existe por el momento una tecnología desarrollada que permita el cultivo de líquenes en condiciones de laboratorio ni a gran escala para asegurar una adecuada cantidad y homogeneidad de la materia prima de partida. Pero, lo que sí existe es una  metodología rápida y sencilla para poder aislar en cultivo puro los fotobiontes de algunos tipos de líquenes.

Pero, ¿cómo producir estos pigmentos y colorantes a gran escala, de una forma rentable y sostenible?

La respuesta requiere de la aplicación de la biotecnología, una vez más, como herramienta y la clave para la producción a gran escala de estos compuestos reside en las tecnologías de BIOPRODUCCIÓN.

Una vez aislados los fotobiontes (cianobacterias y/o microalgas o algas verdes unicelulares) se pueden producir en grandes cantidades mediante las tecnologías de bioproducción y extraer sus pigmentos y otros CAVAs (Compuestos de Alto Valor Añadido).

Investigaciones de ainia en curso

En estos momentos, me encuentro investigando en ainia, precisamente, en la bioproducción de CAVAs a partir de microalgas. El objetivo principal de estas investigaciones, que también forman parte de mi tesis doctoral -en colaboración con el grupo de la Dra Barreno-, es sentar las bases para el desarrollo de procesos de bioproducción de CAVAs de potencial aplicación industrial a partir de microalgas de vida libre y/o de vida simbiótica (fotobiontes).

Las investigaciones llevadas a cabo con microalgas de vida libre, como Chlorella, las he podido desarrollar  gracias a mi participación como coordinadora en el proyecto Inmugal. En el desarrollo de este proyecto, uno de los pocos que se han realizado a nivel internacional, de aplicación de cultivos de microalgas para alimentación humana y acuicultura, ha obtenido las primeras evidencias científicas de la aplicación de los géneros de microalgas Chlorella y Spirulina como ingredientes para alimentos saludables orientados a estimular el sistema inmunológico. Aunque ya existían ensayos que evidenciaban el potencial inmunológico de estas microalgas, este proyecto, que se inició en septiembre de 2009, supone el primer trabajo que evalúa científicamente su potencial efecto inmunoestimulante. Para ello, se han llevado a cabo ensayos de bioactividad de cultivos celulares y con pruebas en pez cebra. Todo ello ha sido posible gracias a la colaboración multidisciplinar de un numeroso equipo conformado por grandes profesionales y expertos en diversas tecnologías

Uno de los muchos resultados obtenidos, fruto de la investigación, se ha logrado desarrollar un proceso integrado de bioproducción del cultivo de la microalga Chlorella, reduciendo un 25 % su tiempo de cultivo frente a otros sistemas, lo que significa un importante avance para posibilitar su aplicación industrial. Este proceso de bioproducción ha tenido en cuenta su aplicación destino (alimentación), lo que supone emplear sistemas de producción cerrados, que aseguren la asepsia y la seguridad alimentaria, y menos dependientes de la luz, aspectos que singularizan la bioproducción de microalgas para uso alimentario, y la diferencian de la de microalgas para uso energético. 

Como parte del proyecto, también se han desarrollado procedimientos de extracción de las sustancias activas de las microalgas, pruebas de microencapsulación (con el objetivo de proteger sus propiedades) y de resistencia gastrointestinal a través de un biodigestor dinámico in vitro (estómago artificial), que han permitido averiguar cómo se comportan éstos y otros compuestos en el organismo humano.

Actualmente, estoy abordando el desarrollo de procesos de bioproducción de CAVAs, precisamente, a partir de fotobiontes de líquenes. Este trabajo lo estoy realizando en colaboración con el grupo de la Dra Barreno y de la Dra Myriam Catalá, experta en la evaluación de compuestos (ecotoxicología) y estrés oxidativo. (Universidad Rey Juan Carlos).

Por el momento, estamos poniendo a punto el medio de cultivo y el sistema de bioproducción para varios fotobiontes y en unas semanas, evaluaremos su potencial como productores de CAVAs para mútiples aplicaciones entre las que se encuentra la identificación de pigmentos para su evaluación como sustancias terapéuticas para enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.

Fuente: La Confederación Española de Asociaciones de Familiares de Personas con Alzheimer y otras Demencias (CEAFA)