Enfoques Las fronteras de la ciencia
La futurista fábrica de fresas de Hokkaido
El primer invernadero para cultivo farmacéutico del mundo
[01.06.2012] Leer en otro idioma : ENGLISH | 日本語 | 简体字 | 繁體字 | FRANÇAIS | العربية | Русский |

La sede de Hokkaido del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada (AIST Hokkaido) ha desarrollado una fábrica-invernadero de vanguardia que es la primera en el mundo equipada para cultivar plantas transgénicas y convertirlas en medicamentos, todo ello bajo las mismas instalaciones.

Fruta milagrosa

Filas ordenadas de plantas de semillero de fresas se alinean en la sala de cultivo bajo una potente iluminación.

En un invernadero en Hokkaido, desarrollado por el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada (AIST por sus siglas en inglés), se están cultivando fresas implantadas con genes que producen un tipo de proteína especial que sirve para crear medicamentos para la enfermedad periodontal canina.(*1) Para cultivar plantas genéticamente modificadas es necesario disponer de unas instalaciones herméticas que garanticen que los genes modificados no se mezclen con las plantas normales ni puedan llegar a alterar los ecosistemas. Las instalaciones de Hokkaido son el primer invernadero del mundo que cumple con este requisito. Todos los pasos de la gestión productiva, desde el cultivo de las plantas transgénicas hasta su proceso para convertirlas en medicamentos, puede realizarse dentro de un entorno herméticamente sellado en unas mismas instalaciones.

Para garantizar que los genes de las plantas modificadas no contaminan los de las naturales, el invernadero está equipado con medidas de seguridad que no existen en los invernaderos normales. Las condiciones ambientales interiores se mantienen bajo una presión negativa para que no se escape aire al exterior. Y el aire del interior del invernadero se filtra antes de ser liberado a la atmósfera. El agua se procesa tras ser completamente esterilizada. Toda persona que entre o salga de la fábrica debe someterse a una ducha de aire. Existen unos estrictos límites sobre la entrada y salida en las instalaciones y sobre el movimiento interno de personas y objetos, todo ello con el objetivo de mantener el menor riesgo posible de dispersión de genes.

Semilleros de fresas cultivadas sobre tejido antes de ser trasladadas a la sala de cultivo.

En la parte central del invernadero hay dos salas de cultivo, cada una de treinta metros cuadrados aproximadamente, en donde se cultivan plantas de forma hidropónica. El entorno es completamente artificial: en las salas de cultivo no hay tierra. El avanzado sistema de iluminación artificial utiliza varios tipos de luz: led, fluorescentes y lámparas de vapor de sodio a alta presión (SAP). La longitud de onda e intensidad de las lámparas puede controlarse para proporcionar un entorno óptimo para el tipo de planta que se esté cultivando. El sistema puede incluso imitar el brillante sol de verano, lo que permite cultivar cosechas como el arroz y el maíz, que requieren una gran cantidad de luz y que por tanto son difíciles de cultivar en invernaderos convencionales.

Las salas de cultivo están dotadas de unos trescientos sensores que controlan las condiciones ambientales de forma precisa, como la temperatura, la luz y la dirección del viento. Esto crea un entorno uniforme para cada planta.

“Producimos plantas de alta calidad para uso farmacéutico en lugar de alimenticio. Esto significa que las condiciones ambientales deben ser siempre constantes”, explica Matsumura Takeshi, jefe del Grupo de Investigación de Tecnología Molecular Vegetal del Instituto de Investigaciones Bioproductivas del AIST Hokkaido. “Las condiciones de cultivo del invernadero son uniformes, y eso nos permite recrear las condiciones óptimas para el crecimiento de las plantas. Esto nos proporciona unos porcentajes de productividad más altos en comparación con otros invernaderos. En algunas cosechas, la producción es cuatro o cinco veces mayor”.

Fresas como medicina

En ingeniería genética se modifican genes específicos para dotar a los organismos de unas nuevas características determinadas. Estas características les permitirán producir proteínas beneficiosas y otras sustancias que los científicos pueden utilizar para distintos fines. La forma de modificación genética más común se realiza para mejorar la resistencia de las cosechas alimentarias ante plagas y enfermedades. Pero esta tecnología, que facilita la obtención de cultivos con unas características precisas, permite albergar muchas esperanzas de que pueda utilizarse para el desarrollo de nuevos medicamentos y para el tratamiento de enfermedades genéticas.

En el invernadero del AIST Hokkaido se cultivan fresas a las que se ha implantado genes de interferón canino, y estas fresas especialmente modificadas se utilizan para fabricar un tratamiento para la enfermedad periodontal canina. Los interferones son proteínas que producen las células cuando el cuerpo recibe el ataque de bacterias o virus. Las fresas son ideales por varios motivos. Existen grandes conocimientos sobre el cultivo de tejidos y el cultivo tradicional de esta fruta, y pueden crecer mediante propagación vegetativa (un método por el cual las plantas se desarrollan sobre órganos vegetativos como raíces, tallos y hojas en lugar de semillas). La fábrica-invernadero puede producir trescientos kilos de fresas al año, e interferón suficiente para más de un millón de perros.

Fresas que contienen interferón canino, y pastillas (imagen conceptual) fabricadas a partir de ellas (Fotografía cedida por el Grupo de Investigación de Tecnología Molecular Vegetal del AIST).

Las fresas tardan unos cinco meses en desarrollarse. En primer lugar se cultivan semilleros de fresas transgénicas en una cepa principal y más adelante se transfieren a la sala de cultivo, donde dan fruto cuatro meses después. Estos deliciosos frutos rojos, que contienen interferón, se prensan, se desecan por congelación, y se convierten en polvo. La presentación para su consumo por los perros es principalmente en forma de pastillas.

Normalmente, los interferones y las vacunas se administran mediante inyección. Pero la administración de pastillas por vía oral resulta más sencilla y menos estresante para los animales. Y también es más barata, ya que no se necesitan agujas ni ningún otro material médico. “El interferón y los componentes de la vacuna están dentro de las células de la planta”, afirma Matsumura. “Es como si todo estuviese sellado dentro de una cápsula. Esto significa que las sustancias son menos propensas a destruirse cuando entran en el cuerpo, y eso hace este método más eficaz que la administración de interferones y vacunas directamente por la boca. Y significa que pueden utilizarse dosis más pequeñas de forma eficaz”.

Directos hacia el futuro

Los trabajos para el desarrollo de este invernadero se iniciaron en 2005 como proyecto de colaboración entre la industria, el mundo académico y el gobierno. Fabricantes especializados proporcionaron las lámparas, el aire acondicionado y otros materiales, y las compañías farmacéuticas y organizaciones agrícolas también se implicaron. La fábrica-invernadero quedó lista en enero de 2007, y los cultivos empezaron poco después. Desde entonces, Matsumura y sus homólogos del Grupo de Investigación de Tecnología Molecular Vegetal han controlado de forma constante las condiciones del invernadero, desde el crecimiento de las plantas hasta la situación operativa de los equipos allí instalados. Un sistema informatizado proporciona actualizaciones al minuto sobre las condiciones de la instalación. Y después de realizar repetidas mejoras sugeridas por esta información, el equipo ha logrado crear las condiciones idóneas para el cultivo de fresas transgénicas , y se ha encarrilado el proyecto.

Unos trescientos sensores envían datos sobre la temperatura, humedad y otras condiciones de las salas de cultivo, y esta información se simula espacialmente en un ordenador.

Matsumura Takeshi interpreta los datos.

“El invernadero puede producir cosechas constantes de plantas transgénicas de alta calidad en un entorno completamente sellado. Cuando el sistema esté completamente desarrollado, esperamos ser los primeros en crear fármacos comercialmente viables hechos con plantas. En la actualidad hay muchos proyectos en marcha para cultivar plantas transgénicas en todo el mundo. Somos optimistas en cuanto a que nuestros resultados desempeñarán un importante papel en el avance de la biotecnología hacia un nivel superior”.

Además de fresas, esta fábrica-invernadero ha logrado cultivar otras varias plantas transgénicas prometedoras, como patatas con vistas a la consecución de una vacuna contra la gripe aviaria, y plantas de arroz y tabaco para generar una vacuna contra el cólera. Para octubre de 2012 está previsto tener lista una segunda fábrica-invernadero que aprovechará los resultados obtenidos en la actual.

(Escrito originalmente en japonés por Satō Narumi, periodista independiente y traducido a español de su versión en inglés. Fotografías de Hans Sautter.) 

(*1) ^ La enfermedad periodontal canina, o gingivitis, es una afección común que afecta aproximadamente al 80% de los perros a partir de los dos años de edad.

  • [01.06.2012]
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