Hidalgo Martínez, Diego Alberto

Diposit Digital de la Universitat de Barcelona

Producción de biofármacos en organismos fotosintéticosSeminaris de recerca i seminaris tecnològics de la Facultat de Farmàcia i Ciències de l'Alimentació 2022-23Biofármaco =  compuesto bioactivo de naturaleza peptídica utilizado para tratar o controlar enfermedadesCpcBIFNCLASIFICACIÓNTipo de Biofármaco Ejemplos Enfermedad/TranstornoAnticuerpos monoclonalesAdalimumab, Rituximab, TrastuzumabLinfoma no Hodgkin, Artritis reumatoide, Cáncer de mama, colorrectal,  de pulmón, Enfermedad de Crohn, etc.Proteínas de fusión Etanercept, Abatacept, Denosumab Artritis reumatoideHormonas y factores de crecimientoInsulina, Eritropoyetina, Hormona de crecimiento humano.Diabetes, Trastornos del crecimiento, HipotiroidismoFactores sanguíneos y proteínas de coagulaciónReteplasa, Factor VIII, Factor IX, Factor de von WillebrandTratamiento trombolítico del infarto agudo de miocardioEnzimas L-asparaginasa, Glucocerebrosidasa, UricasaLeucemia linfoblástica aguda, Enfermedad de PompeCitocinas e interferones Interferón alfa, Interleuquinas, Factor de necrosis tumoral Esclerosis múltiple, Anemia, Neutropenia, Varios tipos de cáncerVacunasVacuna contra el virus del papiloma humano, tétanos, la influenza, la hepatitis B, EpiVacCorona (vacuna de antígenos peptídicos)Infección por VPH y cáncer de cuello uterino, Influenza, Hepatitis B, SARS-CoV-2CLASIFICACIÓNAplicación terapéutica OncologíaEnfermedades inflamatorias e infecciosasTrastornos AutoinmunesTrastornos MetabólicosTrastornos HormonalesEnfermedades CardiovascularesEnfermedades neurológicasOtras aplicaciones terapéuticasTAMAÑO DEL MERCADO Y DISTRIBUCIÓN.• Se calcula que el mercado biofarmacéutico alcanzará los 407.720 millones de dólares en 2023 y una tasa proyectada de 8% anual**https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/global-biopharmaceuticals-market-industryGobal biopharmaceuticals MarketMarket Share by therapeutic Application (%) OncologyInflamatory and Infectious DiseasesAutoimmune DisordersMetabolic DisordersHormonal DisordersCardiovascular DiseasesNeurological DiseasesOthersPurezaCantidadActividadSISTEMAS DE EXPRESIÓN EN PLANTAS DESARROLLO DEL SISTEMA DE EXPRESIÓN Transformación estable Expresión transitoria Constructo genéticoBiolísticaTransformación nuclearTransformación cloroplastoSelección Regeneración Agro-infiltración Infección con virusAdaptación de Sharma et al. 2021. DOI: 10.4103/bbrj.bbrj_185_21SISTEMA DE EXPRESIÓN TRANSPLASTÓMICO Nicotiana tabacumHeteroplasmia Heteroplasmia Quimera HomoplasmiaSelección propagaciónSelección propagaciónSelección propagaciónRegeneraciónBiolistica Selección / Propagación Regeneración Desdiferenciación SISTEMA DE EXPRESIÓN TRANSPLASTÓMICO RETEPLASAtPA• Glicoproteína de cadena única (62 kDa)  • 5 dominios funcionales • 35 aminoácidos de cisteína, 17 puentes de disulfuro• 3 N-glicosilación y 1 O-glicosilación• Vida media 3-4 min• No glicosilada (38 kDa)• 2 dominios estructurales kringle-2 y serina proteasa.• 18 aminoácidos de cisteína, 9 puentes de disulfuro• Vida media plasmática 14-18 min, mejor difusión en el coágulo y mayor actividad fibrinolíticaSISTEMA DE EXPRESIÓN TRANSPLASTÓMICO 236610980Darkness LightRelative expresion of K2S gen0200400600800Darkness LightPeak areaVYTAQNPSAQALGLGKGGLFADIASHPWQAAIFAK0 1 2 3 4 5 6 7 8 9ABS Time (h)10 IU/mL2.5 IU/mLrtPA1%0.08%0.28%Plant Darkness Ligth% TSP Synechocystis sp. PCC 6803SISTEMA DE EXPRESIÓN BACTERIANO FOTOSINTÉTICO  “Fusion constructs as protein overexpression vectors”“Fusion constructs as protein overexpression vectors”CpcB*IFNcpcUS cpcA cpcC1 cpcC2 cpcD cpcDScmRcpcB His Xa IFN5037250 150 100 20157525kD MW WTCpcB*IFNCpcB*IFN- CmR- RbcL- CpcB- CpcAMW WTCpcB*IFN“Fusion constructs as protein overexpression vectors”“Recombinant protein stability in cyanobacteria”“Recombinant protein stability in cyanobacteria”Las hipótesis  generales a probar fueron: • Una vez conseguida la acumulación de la proteína heteróloga su permanencia en la célula se mantendrá una vez separada la secuencia líder.• Al removerse la fusión, la actividad enzimática de la proteína heteróloga se vera incrementada significativamente.“Recombinant protein stability in cyanobacteria”TEVPTacpsbA2 us psbA2 dsSUMO nptIcmR cpcAISPScpcB S7 tevS7TEV = tobacco etch virus proteaseBentley and Melis 2012. DOI 10.1002/bit.23298Zhang et al. 2021DOI: 10.1021/acssynbio.0c00610Isopreno(Isoprene)Chavez et al. 2014 DOI: 10.1007/s10811-014-0395-2“Recombinant protein stability in cyanobacteria”Zhang et al. 2021DOI: 10.1021/acssynbio.0c00610“Recombinant protein stability in cyanobacteria”TEVproteaseCpcB ISPSCpcBCpcBIFNTTFCCpcBCpcBCpcBTTFCVegetalHumanoBacterianoVírico?“Understanding and visualizing as a functional complex”“Understanding and visualizing as a functional complex”https://www.genome.jp/kegg-bin/show_pathway?ko00196“Understanding and visualizing as a functional complex”La hipótesis  fundamental: • Para que se lleva a cabo la producción y acumulación de una proteína heteróloga, esta tiene que ser parte de un complejo proteico funcional para la cianobacteria (la antena colectora). CpcB TTFC“Understanding and visualizing as a functional complex”CpcB TTFCTTFCTTFCTTFCCpcACpcACpcA“Understanding and visualizing as a functional complex”TTFCTTFCTTFCCpcACpcACpcACpcG1“Understanding and visualizing as a functional complex”Hidalgo et al 2022. DOI: 10.1021/acssynbio.1c00449“Understanding and visualizing as a functional complex”Domínguez-Martín et al. 2021 DOI: 10.1038/s41586-022-05156-4P-(α,β) 6 CpcG1/ P-(α,β) 3 TTFCCpcACpcB“Understanding and visualizing as a functional complex”“Understanding and visualizing as a functional complex”Comentarios finales • La célula viva posee extraordinarios mecanismos moleculares y bioquímicos para reconocer y eliminar eficazmente las proteínas extrañas, dañadas o desnaturalizadas. Esta función esencial ha sido un de los principales obstáculos para la sobreexpresión de proteínas recombinantes en la mayoría de los sistemas de expresión. • La participación de una proteína heteróloga en alguna estructura funcional para la célula seria suficiente para estabilizarla y permitir su acumulación.• Los niveles de expresión genética no son garantía de traducción exitosa, así que de alguna forma hay que verificar la presencia o su actividad enzimática. • Los organismos fotosintéticos representan una alternativa sostenible para la producción de biofarmacos desde hace varios años, al parecer hay mas obstáculos regulatorios que técnicos para poder explotar sus capacidades.• La imaginación y la curiosidad. “La imaginación es más importante que el conocimiento”, mientras que la curiosidad es el motor para crear.  Departament de Biologia, Sanitat i Medi AmbientUnidad de fisiología vegetalDra. Mercedes BonfillDra. Rosa CusidoDr. Javier Palazon  AgradecimientosDepartament Plant and Microbial BiologyDr. Anastasios MelisDra. Xianan ZhangDr. Nico Betterle

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Producción de biofármacosen organismos fotosintéticos (Seminaris de Recerca 2023)

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Producción de biofármacosen organismos fotosintéticos (Seminaris de Recerca 2023)

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