Nekazaritza molekular

Nekazaritza molekularra landareen geneak aldatzean datza, gene horiek proteina jakin batzuk sortzeko gai izan daitezen. Proteina horiek sendagai edo txerto gisa erabili ahal izango dira. Gainera, proteina horiek landareek sortutako farmako bezala ezagutzen dira, PMP, ingelesezko siglengatik (Plant-made Pharmaceuticals). Nekazaritza molekularrak aukera eman diezaieke farmazia-konpainiei sendagaiak eskala handian eta kostu baxuan ekoizteko.

 Aurrekariak 

Herbert Boyerrek (1936-) eta Stanley Cohenek (1935-) 1970 inguruan garatu zuten DNA birkonbinatzailearen teknologia prozesua. Prozesu horri esker, gaur egungo zientzialariek material genetikoa beste organismo baten materialean sar dezakete. Horrek nekazaritza molekularra ahalbidetzen du.

1980 inguruan, genetikoki eraldatutako lehen laboreak lortu ziren.

 Oinarri zientifikoak 
Jakina, landareek ez dute botikarik edo txertorik sortzen, eta, horretarako, genetikoki aldatzen dira ezaugarri horiek lortzeko. Landare guztiek, animaliek eta gizakiek bezala, DNA dute, hau da, zelulen nukleoan dagoen kate bikoitzeko sekuentzia, bizirik dagoen organismo bakoitzaren informazio genetikoa duena. DNA segmentuek, gene deituak, proteina jakin batzuk ekoizteko beharrezko jarraibideak ematen dituzte.

Landareen DNA-an geneak gehituz eta aldatuz, zientzialariak gai dira landareak sor ditzakeen proteinak kontrolatzeko. Landare bat genetikoki aldatzeak beste organismo bateko gene bat hartzea esan nahi du (normalean gizakiena) eta landarearen material genetikoan txertatzea. Aurrerapen teknologikoei esker, zientzialariek proteina jakin batentzat kodifikatzen duten geneak identifikatzen ikasi dute, gaixotasun jakin batekin edo horren aurkako borrokarekin lotura dutenak.

Era berean, posible da giza DNA katearen gene desiratua mugitzea eta zilar zeluletara transferitzea. Gene garraiatzaileetatik edo geneen transferentziatik lortutako landareak genetikoki eraldatutako landareak bezala ezagutzen dira eta euren produktuek proteina birkonbinatzaile izena jasotzen dute.

 Landareetan 
Landareetatik fabrikatutako produktu farmazeutikoak (PMP), pharming Quinion, Michael. "Molecular farming". World Wide Words. Retrieved 2008-09-11.[permanent dead link]ere deituak, industria bioteknologikoaren azpisektore bat dira. Landareen ingeniaritza genetikoaren prozesuan datza, garrantzi terapeutikoa duten proteina mota jakin batzuk eta lotutako molekulak sor ditzaten, hala nola peptidoak eta bigarren mailako metabolitoak. Izan ere proteinak eta molekulak uztatu eta erabili daitezke produktu farmazeutikoak ekoizteko.

Arabidopsia maiz erabiltzen da landareen adierazpen genikoa aztertzeko organismo eredu gisa; aldiz, ekoizpen erreala artoan, arrozean, patatetan, tabakoan, lihoan edo kartamoan egin daiteke. Ramessar, Koreen; Capell, Teresa; Christou, Paul (2008-02-23). "Molecular pharming in cereal crops". Phytochemistry Reviews. 7 (3): 579–592. doi:10.1007/s11101-008-9087-3. ISSN 1568-7767. S2CID 31528953. Tabakoa oso organismo ezaguna izan da transgenikoak adierazteko; izan ere, erraz eraldatzen da, ehun ugari sortzen ditu eta bizirik irauten du in vitro eta berotegietan Jube, Sandro; Borthakur, Dulal (2007-07-15). "Expression of bacterial genes in transgenic tobacco: methods, applications and future prospects". Electronic Journal of Biotechnology. 10 (3): 452–467. doi:10.2225/vol10-issue3-fulltext-4. ISSN 0717-3458. PMC 2742426. PMID 19750137.. Arroza eta linuaren abantaila, autopolinizatzen direla da, horri esker fluxu genetikoaren arazoak ekiditen dituztelako. Hala ere, giza akats batek elikadura-horniduran labore farmakologikoak sartzea ekar lezake. Labore gutxiago erabiltzeak, hala nola kartamoa edo tabakoa, presio politiko handienak saihesten ditu, bai eta oinarrizko laboreak (hala nola babarrunak edo arroza) erabiltzeak elikagaiak hornitzeko dakarren arriskua ere. Landare-zelulen edo sustrai iletsuen kultiboetan proteinak adierazteak ere gutxitu egiten du geneen transferentzia-arriskua, baina ekoizpen-kostu handiagoarekin. Landare transgenikoen biokonfinaziorako hibrido antzuak ere erabil daitezke, baina ezin dira bide egonkorrak ezarriRice, J; Mundell, Richard E; Millwood, Reginald J; Chambers, Orlando D; Stewart, C; Davies, H (2013). "Assessing the bioconfinement potential of a Nicotiana hybrid platform for use in plant molecular farming applications". BMC Biotechnology. 13 (1): 63. doi:10.1186/1472-6750-13-63. ISSN 1472-6750. PMC 3750662. PMID 23914736.. Zerealen laboreak farmakopearako aukeratzen dira batzuetan, frogatu baita zerealen endospermorako produktu proteikoek egonkortasun termiko handia dutela. Ezaugarri horrek helburu erakargarri bihurtzen ditu txerto jangarriak ekoizteko; izan ere, aleetan biltegiratutako birus estalkiko proteinek ez dute behar hotzean biltegiratzea, egungo txerto askok bezala. Txertoen horniketa-kate kontrolatu bat mantentzea zaila izaten da garapen bidean dauden herrialdeei txertoak ematen zaizkienean.Chan, Hui-Ting; Xiao, Yuhong; Weldon, William C.; Oberste, Steven M.; Chumakov, Konstantin; Daniell, Henry (2016-06-01). "Cold chain and virus-free chloroplast-made booster vaccine to confer immunity against different poliovirus serotypes". Plant Biotechnology Journal. 14 (11): 2190–2200. doi:10.1111/pbi.12575. ISSN 1467-7644. PMC 5056803. PMID 27155248.

Ohikoena da landarea Agrobacterium tumefaciens erabiliz eraldatzea. Intereseko proteina azalorearen mosaikoaren birusaren (CaMV35S) 35 sustatzailearen kontrolpean adierazi ohi da. Sustatzaile hori oso indartsua da landareetan espresioa bultzatzeko.Ma, Julian K-C.; Drake, Pascal M. W.; Christou, Paul (October 2003). "The production of recombinant pharmaceutical proteins in plants". Nature Reviews Genetics. 4 (10): 794–805. doi:10.1038/nrg1177. ISSN 1471-0056. PMID 14526375. S2CID 14762423. Kokapen-seinaleak intereseko proteinari batu dakizkioke, kokapen azpizelular espezifiko batean metatzea eragiteko, kloroplastoak edo bakuolak kasu. Hau errendimendua hobetzeko, purifikazioa sinplifikatzeko edo proteina behar bezala tolesteko egiten da.Pantaleoni, Laura; Longoni, Paolo; Ferroni, Lorenzo; Baldisserotto, Costanza; Leelavathi, Sadhu; Reddy, Vanga Siva; Pancaldi, Simonetta; Cella, Rino (2013-10-25). "Chloroplast molecular farming: efficient production of a thermostable xylanase by Nicotiana tabacum plants and long-term conservation of the recombinant enzyme". Protoplasma. 251 (3): 639–648. doi:10.1007/s00709-013-0564-1. ISSN 0033-183X. PMID 24158375. S2CID 15639166. Palaniswamy, Harunipriya; Syamaladevi, Divya P.; Mohan, Chakravarthi; Philip, Anna; Petchiyappan, Anushya; Narayanan, Subramonian (2015-07-16). "Vacuolar targeting of r-proteins in sugarcane leads to higher levels of purifiable commercially equivalent recombinant proteins in cane juice". Plant Biotechnology Journal. 14 (2): 791–807. doi:10.1111/pbi.12430. ISSN 1467-7644. PMID 26183462. Berehala frogatu da adierazpen-kaseteetan zentzumenaren aurkako geneak sartzeak landareen farmakopea-prozesua hobetzeko ahalmena duela. Japoniako ikertzaileek SPK zentzumenaren aurkako gene batekin eraldatu zuten arroza, arroz-hazietan almidoiaren metaketa eteten duena, horrela, produktuak purifikatzen errazagoa den izerdi urtsu batean metatzen dira.Imamura, Tomohiro; Sekine, Ken-Taro; Yamashita, Tetsuro; Kusano, Hiroaki; Shimada, Hiroaki (February 2016). "Production of recombinant thanatin in watery rice seeds that lack an accumulation of storage starch and proteins". Journal of Biotechnology. 219: 28–33. doi:10.1016/j.jbiotec.2015.12.006. ISSN 0168-1656. PMID 26689479.

Duela gutxi, landu ezin diren zenbait landarek, hala nola Lemna minor ur-dilistak edo Physcomitrella patens goroldioak, biofarmakoak ekoizteko baliagarriak direla frogatu dute. Organismo orratz horiek bioerreaktoreetan haz daitezke (zelaietan hazi beharrean), hazkunde-ingurunean eraldatutako proteinak sekretuan gordetzen dituzte eta, beraz, proteinen purifikazioaren karga nabarmen murrizten dute medikuntza erabilerarako proteina birkonbinatzaileen prestaketan. Büttner-Mainik, Annette; Parsons, Juliana; Jérôme, Hanna; Hartmann, Andrea; Lamer, Stephanie; Schaaf, Andreas; Schlosser, Andreas; Zipfel, Peter F.; Reski, Ralf (2011). "Production of biologically active recombinant human factor H in Physcomitrella". Plant Biotechnology Journal. 9 (3): 373–83. doi:10.1111/j.1467-7652.2010.00552.x. PMID 20723134.Gasdaska, John R.; Spencer, David; Dickey, Lynn (2003). "Advantages of Therapeutic Protein Production in the Aquatic Plant Lemna". BioProcessing Journal. 2 (2): 49–56. doi:10.12665/j22.gasdaska.Baur, Armin; Reski, Ralf; Gorr, Gilbert (2005). "Enhanced recovery of a secreted recombinant human growth factor using stabilizing additives and by co-expression of human serum albumin in the moss Physcomitrella patens". Plant Biotechnology Journal. 3 (3): 331–40. doi:10.1111/j.1467-7652.2005.00127.x. PMID 17129315. Gainera, bi espezieak glikosilazioko giza patroiekin proteinak jariatzeko diseina daitezke, eta horrek hobekuntza dakar landare-geneak adierazteko sistema konbentzionalekin alderatuta. Cox, Kevin M; Sterling, Jason D; Regan, Jeffrey T; Gasdaska, John R; Frantz, Karen K; Peele, Charles G; Black, Amelia; Passmore, David; Moldovan-Loomis, Cristina (2006). "Glycan optimization of a human monoclonal antibody in the aquatic plant Lemna minor". Nature Biotechnology. 24 (12): 1591–7. doi:10.1038/nbt1260. PMID 17128273. S2CID 1840557.Decker, Eva L.; Reski, Ralf (2007). "Current achievements in the production of complex biopharmaceuticals with moss bioreactors". Bioprocess and Biosystems Engineering. 31 (1): 3–9. doi:10.1007/s00449-007-0151-y. PMID 17701058. S2CID 4673669. Biolex Therapeuticsek ur-lentejan oinarritutako adierazpen-plataforma bat garatu zuen; negozio hori Synthoni saldu zion eta 2012an porrot egin zuela adierazi zuen.

Gainera, Israelgo enpresa batek, Protalixek, azenario edo tabako zelula transgenikoetan botikak ekoizteko metodo bat garatu du.Protalix website – technology platform Archived October 27, 2012, at the Wayback Machine Protalixek eta bere bazkideak, Pfizerrek, FDAren onespena jaso zuten euren botika merkaturatzeko, alfa taliglucerasa (Elelyso), Gaucherren gaixotasunerako tratamendua, 2012an. Gali Weinreb and Koby Yeshayahou for Globes May 2, 2012. FDA approves Protalix Gaucher treatment Archived May 29, 2013, at the Wayback Machine

 Polemikak 
Nekazaritza molekularraren inguruan, oro har, eztabaidak daude hainbat mailatan, hala nola fabrikazioa etikoa bada, jabetza intelektualari eta merkatuaren dinamikari buruzko gaiak; labore transgenikoek dakartzaten ingurumen-ondorioak; eta labore transgenikoek nekazaritza industrialean oro har duten eginkizuna.

 Desabantailak 
Nekazaritza molekularra ingeniaritza genetikoaren aplikazioetako bat den arren, berezko kezkak ditu. Genetikoki eraldatutako elikagaien kasuan, kezka nagusia elikagaiek giza kontsumorako duten segurtasuna da. Erantzun gisa, laborantza nolabait hobetzen duten geneek, lehortearen edo pestiziden aurkako erresistentziak kasu, elikagaiari berari eragiten ez diotela uste dela argudiatu da. Uste denez, garatzen ari diren beste elikagai transgeniko batzuek, hala nola azkarrago heltzeko edo handiagoak hazteko diseinatutako frutek, ez diete gizakiei modu ezberdinean eragiten.Norris, Sonya (4 July 2005). "Molecular pharming". Library of Parliament. Parliament of Canada. PRB 05-09E. Retrieved 2008-09-11.Ma, Julian K -C.; Barros, Eugenia; Bock, Ralph; Christou, Paul; Dale, Philip J.; Dix, Philip J.; Fischer, Rainer; Irwin, Judith; et al. (2005). "Molecular farming for new drugs and vaccines". EMBO Reports. 6 (7): 593–9. doi:10.1038/sj.embor.7400470. PMC 1369121. PMID 15995674."Molecular Farming – Plant Bioreactors". BioPro. Archived from the original on 2011-07-18. Retrieved 2008-09-13.Mandel, Charles (2001-11-06). "Molecular Farming Under Fire". wired. Retrieved 2008-09-13.

Nekazaritza molekularra, ordea, ez dago pentsatuta elikadura-katera bideratutako laboreetarako. Konposatu fisiologikoki aktiboak dituzten eta landarearen ehunetan metatzen diren landareak ekoizten ditu. Horregatik, arreta handia jartzen da kontsumitzaileen osasuna eta ingurumenaren biodibertsitatea babesteko behar diren neurrietan.

Landareak sendagaiak sortzeko erabiltzeak alarma eragiten die maiz ekintzaileei. Kezkatzen ditu, ekoizpena hasten denean, eraldatutako landareak elikagai-hornidurara iritsi ahal izatea edo genetikoki aldatu gabeko ohiko laboreekin gurutzatutako polinizazioa gertatzea.  Ekintzaileak ere kezkatuta daude enpresen boterearekin. Espero da sektore farmazeutikoak 100.000 milioi dolarreko balio globala izatea 2020. urtean."Protein Products for Future Global Good". molecularfarming.com. Retrieved 2008-09-11.

 Abantailak 
Landareek ez dute giza osasunerako arriskutsuak izan daitezkeen patogenorik. Gainera, farmakologia aldetik aktiboak diren proteinen mailan, landareetan ez dago gizakien proteinen antzekoak diren proteinarik. Bestalde, landareak animaliekin eta gizakiekin nahikoa ahaidetuta daude animalien eta gizakien proteinak behar bezala prozesatu eta konfiguratu ahal izateko. Landareak proteina birkonbinatzaileak ekoizten dituzten fabrika gisa erabiltzeak hainbat abantaila ditu bakterioen, onddoen, legamien, animalien zelulen eta intsektuen hartzidura klasikoarekin alderatuta. Adibidez:

 Ekoizpen-kostu txikia
 Eskala handiko ekoizpena
 Energiaren erabilera eraginkorra
 Ingurunearekin atsegina den ekoizpen-sistema
 Gizakien/animalien patogenoekiko esposizio-arrisku txikiagoa

Gainera, produktu farmazeutikoen munduko eskaria aurrekaririk gabeko mailara iritsi da.Twyman, Richard M.; Stoger, Eva; Schillberg, Stefan; et al. (2003). "Molecular farming in plants: Host systems and expression technology". Trends Biotechnol. 21 (12): 570–8. doi:10.1016/j.tibtech.2003.10.002. PMID 14624867. Existitzen diren mikrobio-sistemak zabaltzea, produktu terapeutiko batzuentzat posible den arren, ez da aukera egokia talde askorentzat hainbat arrazoirengatik. Intereseko proteina asko konplexuegiak dira mikrobio-sistemek edo proteina-sintesiek fabrikatzeko proteina horiek gaur egun animalia-zelulen laboreetan sortzen dira, baina ondoriozko produktua debekagarria izaten da paziente askorentzat.  Sijmons, Peter C.; Dekker, Ben M. M.; Schrammeijer, Barbara; et al. (1990). "Production of Correctly Processed Human Serum Albumin in Transgenic Plants". Bio/Technology. 8 (3): 217–21. doi:10.1038/nbt0390-217. PMID 1366404. S2CID 31347438 Arrazoi hauengatik, zientzia balio terapeutikoa duten proteinak ekoizteko beste aukera batzuk aztertzen aritu da.  

Labore farmazeutiko horiek oso onuragarriak izan daitezke garapen bidean dauden herrialdeetan. Osasunaren Mundu Erakundearen arabera, ia 3 milioi pertsona hiltzen dira urtero txertoekin prebenitu daitezkeen gaixotasunen ondorioz, batez ere Afrikan. Elgorria eta hepatitisa bezalako gaixotasunek heriotza eragiten dute herritarrek txertoen kostu handiak onartu ezin dituzten herrialdeetan, baina labore farmazeutikoek arazo hori konpontzen lagun dezakete. Thomson, JA (2006). Seeds for the future: The impact of genetically modified crops on the environment. Australia: Cornell University Press.

 Aplikazioak 
Landareetan proteina birkonbinatzaileak lortzeko, 4 produktu mota hartu dira kontuan: antigorputzak, txerto jangarriak, biofarmakoak eta giza proteinak (Twyman et al., 2003). Landareek antigorputzentzako (plantigorputz deituak) ekoizpen-sistema aldakorrak direla frogatu dute, hala nola, tabakoan antigorputz funtzionalak eratzen dituen immunoglobulinaren (Ig) kate arin eta astunen adierazpena eta mihiztadura. Gaur egun antigorputz asko landare sistemetan lortu dira, hala nola, aita santua, alpapa, soia, arroza, garia eta artoa. Sistema horiek ahalmen handia dute gizakiengan eta animaliengan erabilera terapeutikoa izateko antigorputz monoklonalen iturri mugagabe eta merkea bihurtzeko (Danielle et al., 2001, Stoger et al., 2000).

Landareetan eta landare-fruituetan proteina birkonbinatzaileak ekoiztearekin batera, txerto jangarriak garatzeko ideia jorratu zen, proteina birkonbinatzaileak mukosetan xurgatuz sistema immunologikoa aktibatzen duena. Kontzeptu hau landareetan proteina biral eta bakterianoak adieraztean frogatu zen.

Txertoak ahoz ematea injekzioen alternatiba erakargarria da, hotz-katearen kostuak murrizteko (kontserbazioa), hartzeko eta banatzeko erraztasuna dutelako. >Lee Lerner, K., Wilmoth Brenda (2007). Biotechnology Changing life through science (1era edición). Cengage Learning.

 Erreferentziak 

 Ikus, gainera 

 Sendagai biologiko
 Biorremediazio
 Genetikoki eraldatutako organismo

 Kanpo estekak 

 Chong D, Roberts W, Arakawa T, Illes K, Bagi G, Slattery C, Langridge W. 1997. Expression of human milk protein β-casein in transgenic potato plants. Transgenic Res. 6: 289-296.
 molecularfarming.com Official site
 Molecular Farming – Plant Bioreactors
 Moss bioreactors do not smell (Interview with Ralf Reski)
 Stoger E., Vaquero C., Torres E., Sack M., Nicholson L., Drossard J., Williams S., Keen D., Perrin Y., Christou P., Fischer R. 2000. Cereal crops as viable production and storage systems for pharmaceutical scFv antibodies. Plant Mol Biol. 42: 583-590.
 Molecular Pharming – pharmaceuticals with the help of GM plants
 Pharming for Farmaceuticals
 USDA-APHIS Biotechnology Regulatory Services
 Fischer R, Hoffmann K, Schillberg S, Emans N. 2000. Antibody production by molecular farming in plants. J Biol Regul Homeost Agents. 14: 83-92.
 EPA Biotechnology page
 FDA Biotechnology page
 Homepage of the Coordinated Framework for Regulation of Biotechnology
 Draft Guidance for APHIS Permits for Field Testing or Movement of Organisms with Pharmaceutical or Industrial Intent
 Twyman R., Stoger E., Schillberg S., Christou P., Fischer R. 2003. Molecular farming in plants: host systems and expression technology. Elsevier Science Ltd. 21: 570-578.
 PlantPharma.org Online Community
 National Science Foundation
 Staub J., Garcia B., Graves J., Hajdukiewicz P., Hunter P., Nehra N., Paradkar V., Schlittler M., Carroll J., Spatola L. 2000. High-yield production of a human therapeutic protein in tobacco chloroplasts. Nat Biotechnol. 18: 330-338.
 Pharma-Planta Consortium
 Biotechnology Industry Organization
 Society for Moleculture, a non-for-profit organisation for plant- factories, Québec, Canada
 Daniell H., Stephen J., Streatfield, Wycoff K. 2001. Medical molecular farming: production of antibodies, biopharmaceuticals and edible vaccines in plants. Elsevier Science Ltd. 6: 219-226.

Kategoria:Bioteknologia
Kategoria:Bioingeniaritza
Kategoria:Ingeniaritza genetikoa
Kategoria:Biologia molekularra