Algunas vías para superar los retos en proteínas recombinantes y carne cell-based

Bioprocessing Summit Europe 2024

Algunas vías para superar los retos en proteínas recombinantes y carne cell-based

En este segundo post sobre el Bioprocessing Summit Europe 2024, te resumimos lo más destacado que se comentó en referencia a cómo mejorar los rendimientos y costes para elaborar proteínas recombinantes y carne cell-based.

Sebastián Tapia Leiva, investigador en I+D+i en Biotecnología Alimentaria.

stapia@cnta.es

Mejorar el rendimiento en la producción de proteínas recombinantes

Las proteínas recombinantes (aquellas que se generan al combinar material genético de diferentes organismos) sirven para producir proteínas que no existen de forma natural o para obtener grandes cantidades de una proteína-ingrediente específico que sí existe en la naturaleza.

Para elaborarlas se utiliza la tecnología de fermentación de precisión, la cual según aclaró  John Morrisey, profesor de la University College Cork, en línea con la idea de  The Precision Fermentation Alliance (PFA) y de Food Fermentation Europe (FFE), empezó a ser utilizada en el sector alimentario para “referirse a la producción de ingredientes alimentarios mediante microorganismos genéticamente modificados o biofactorías”.

Así, los principales ingredientes producidos en los últimos años a través de fermentación de precisión han sido:proteínas de origen animal (tales como la caseína, la lactoferrina y la albúmina), grasa animal, antioxidantes, endulzantes y, últimamente, factores de crecimiento para producir carne cultivada.

Pero para elaborar esas proteínas recombinantes, la industria tiene que avanzar en la reducción de los elevados costes de producción debido a “las bajas cantidades de proteína recombinante que se producen en la fermentación”, tal y como dijo Reza Ranjbar, Head of Technology Strategy de CPI.

Para reducir esos costes, en el evento se explicó que se está investigando-trabajando, principalmente, en tres estrategias para incrementar los rendimientos de producción:

  • realizando una mejor selección del microorganismo productor, siendo uno de los más destacables la levadura Pichia pastor, y mejorando su capacidad productiva mediante técnicas de ingeniería genética.
  • mejorando el diseño de los biorreactores para que sean más eficientes energéticamente y se puedan administrar más eficazmente los nutrientes para mantener los rendimientos de producción altos a la hora de escalar el bioproceso.
  • reduciendo los costes de purificación de proteína de los denominados Downstream procesess (DPS), que pueden llegar a suponer hasta el 80% del coste total del bioproceso. Para abaratar esos costes Johannes Buyel, profesor de la University Resources and Life Sciences de Viena, propuso la purificación libre de cromatografía, para hacer del proceso más simple y barato, tales como la precipitación por sales o por tratamiento térmicos.

CNTA en Bioprocessing Summit Europe 2024

Además, durante la mesa de debate ‘In Person Only Breakout: Essential Ingredients for Economic Precision Fermentation Solution’ se indicó la necesidad de enfocar los esfuerzos en desarrollar ingredientes de alto valor añadido, es decir, proteínas recombinantes de origen animal que no solo confieran propiedades estructurales y nutritivas, sino que también favorezcan funciones fisiológicas beneficiosas para el ser humano.

En cuanto al desarrollo de los bioprocesos para la obtención de estos ingredientes, se apuntaron los siguientes aspectos a tener en cuenta:

  • definición del producto a producir. Es decir, tener claro desde el primer momento qué producto se quiere elaborar y sus características.
  • revisión de los aspectos regulatorios de la Unión Europea, en cuanto al desarrollo de ingredientes alimentarios por fermentación de precisión, ya que muchas veces suponen obstáculos que impiden que estos ingredientes se puedan comercializar.
  • desarrollo del bioproceso, especialmente el Dowstream y el Upstream deben ir orientado a obtener el producto con las especificaciones definidas.
  • La filosofía del desarrollo del bioproceso debería ser: “Make it simple, Keep it simple”.

Cómo abaratar los costes de la carne cell-based

Tal y como mencionó Seren Kell, Senior Science and Technology Manager de The Good Food Institue Europe, para elaborar carne cell-based hay que superar dos grandes retos para que esta sea económicamente viable:

  • abaratar los costes de producción.
  • contar con una mejor infraestructura.

Por su parte, Ira Van Eelen, Co-Founder de KindEarth.Tech, afirmó que para cubrir el 10% del consumo anual de carne a nivel global, se necesitaría que entre un 10-25% de la infraestructura mundial estuviera dedica a la fermentación. Por lo que resulta “fundamental incrementar los rendimientos de producción de carne cell-based”.

 ¿Y por qué razón producir carne cel-based es muy caro? La principal es el uso de factores de crecimiento y albúminas, que son necesarios para diferenciar las células hacía células musculares y adiposas, pero que hacen del proceso de producción de carne cultivada muy costoso.

Para abaratar esos costes se está tratando de incrementar los rendimientos de producción de carne cultivada. Charilaos Korkontzelos, Bioprocess Scientist en RESPECTfarms, indicó que “la capacidad mínima de producción en un biorreactor debería ser de 16 toneladas por metro cúbico al año para obtener costes de producción competitivos”.

Así que para obtener una mayor producción de carne cultivada es necesario obtener muchas células. Petra Hanga, Lectureer University College London, demostró en su presentación que el uso combinado de la perfusión y el uso de soportes de células, denominados microcarriers, permite una alta cantidad de células.

Del mismo modo, Aleksandra Fuchs, Senior Scientist del Centre of Industrial Biotechonlogy, señaló que otra estrategia para reducir los costes de producción, es buscar sustitutos de bajo coste para algunos de los elementos utilizados en el medio de cultivo utilizado para producir carne cell-based.

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