Desde las moléculas hasta las estructuras y funciones de los organismos vivos a nivel macro, la biotecnología está permanentemente atenta a lo que sucede en la naturaleza, para desde ahí generar nuevas tecnologías y aplicaciones que resuelvan problemas en diferentes dimensiones de nuestras vidas.
De esto y otras cosas hablamos con Álvaro Olivera, Doctor en Ciencias de la Ingeniería Mención Biotecnología e investigador del Centro de Biotecnología y Bioingeniería (CeBiB) de la Universidad de Chile.
¿Cómo defines a la biotecnología?
La definición clásica se refiere al uso de productos biológicos o de organismos para obtener productos con valor agregado, es decir aplicaciones tecnológicas de la biología. A grandes rasgos eso es la biotecnología y es un área sumamente amplia, involucra por ejemplo, desde el uso de pequeñas cosas de organismos vivos, como proteínas o enzimas, o habilidades específicas que tengan los organismos para ayudar en algún proceso industrial o para algo útil en la casa, como sacar enzimas de alguna bacteria y usarlas en el detergente para quitar manchas. Utilizar, para bien de la humanidad, lo que los organismos vivos pueden hacer, eso es biotecnología.
Dentro de esta gran área que es la biotecnología, ¿qué es lo que te mantiene ocupado por estos días?
Siempre me refiero mucho a proteínas, porque trabajo con ellas, diseñándolas. Me inspiro en proteínas que existen en la naturaleza y diseño otras para el uso que uno quiera.
Trabajo con proteínas que se utilizan industrialmente y también con otras que están relacionadas con problemas de salud. Por otro lado, también estamos trabajando con proteínas con las que queremos hacer nanopartículas y nanomateriales en base a ellas.
¿De qué forma la biotecnología recoge estructuras o procesos, presentes en la naturaleza, para desarrollar tecnologías?
Hay, a distintas escalas, formas de inspirarse en la naturaleza y, de hecho, todo lo que uno hace usualmente es inspirado en la naturaleza, es usando algo de la naturaleza. Lo puedes hacer a escala molecular, en una escala pequeñísima, de algunos cuantos nanómetros; puedes diseñar moléculas, inspiradas en moléculas naturales, que tengan una función natural, pero modificada para el efecto que quieres darle.
En una investigación de nanobiotecnología, estamos ocupando una serie de proteínas que forman pelotas huecas, estamos diseñando este tipo de pelotas porque queremos proteger nanopartículas metálicas al interior de ellas y usar estas pelotas como si fueran un reactor químico.
Con esas pelotitas además, puedes inspirarte cómo en la naturaleza los organismos vivos se reconocen unos a otros, o tipos celulares reconocen a otros, entonces puedes hacer que estas pelotitas reconozcan un objetivo y al reconocerlo, vayan a él y queden adheridas ahí y por lo tanto las nanopartículas contenidas en esa pelotita hueca, van a quedar adheridas al objetivo que quieras, y ese objetivo puede ser una célula cancerosa o una bacteria o la construcción de alguna nanoestructura, por ejemplo.
Esta pelotita que te menciono, existe en todos los organismos vivos, desde bacterias hasta los seres humanos, y guarda en su interior una nanopartícula de óxido de hierro, pero nosotros no queremos utilizar óxido de hierro, queremos usar otras partículas. Entonces, nos inspiramos en la naturaleza y en la capacidad de estas pelotitas de guardar nanopartículas en su interior, pero diseñamos nuevas nanopartículas para ponerlas en el interior de esta bolita y, además, esta bolita la decoramos con otro montón de partes moleculares, también inspiradas en otros organismos o en otros sistemas, para dirigirla.
Entonces, ¿es aprovecharse un poco de la estructura para modificar el contenido?
Exacto. Después puedes diseñar, por ejemplo, moléculas que se unan y se asocien entre ellas de una manera determinada, entonces puedes estructurar que formen como un cable y en la naturaleza existen esas estructuras, el colágeno, por ejemplo, se forma como un cable que es triple, como cuando enrollas tres hilos de lana y haces un hilo más fuerte, es lo mismo.
¿Cómo se vincula la biomimética, desde la biotecnología, con el trabajo en soluciones vinculadas a la salud, como la creación de vacunas o antibióticos?
Acá en el Centro de Biotecnología y Bioingeniería (CeBiB), estamos trabajando en una vacuna contra el alcoholismo, y eso está inspirado en un sistema viviente, ya que hay personas orientales, fundamentalmente japoneses y en algunas partes de China y Corea, que tienen una mutación que les provoca un profundo malestar al momento de consumir alcohol, entonces inspirándose en eso y reconociendo qué mutación es, desarrollamos una vacuna que cuando te la inyectan, provoca en tu hígado exactamente el mismo efecto, no te hace mutar, pero hace que tengas la misma dificultad en procesar el etanol, por un periodo de unos 8 a 9 meses, o sea si ingieres alcohol en ese periodo te vas a sentir muy mal.
Esta es una vacuna rara, porque no te protege contra ninguna enfermedad causada por microrganismos, pero inspirada en lo que les sucede a estas personas que no pueden consumir alcohol, te provoca lo mismo, lo cual, acompañado de ayuda sicológica en ese periodo de 8 a 9 meses, una persona podría superar el alcoholismo.
En el caso de los antibióticos, nos inspiramos en cómo los microrganismos, y las bacterias en particular, se defienden de otras bacterias, ya que hay bacterias que, para sobrevivir en un medio plagado de otras bacterias, producen algunas sustancias que impiden que las otras se reproduzcan, mientras ellas son resistentes a esa sustancia, por lo tanto, pueden crecer mejor.
Lo que hacemos es tomar esos sistemas de esas bacterias y trasladarlos a sistemas de producción industrial, en los cuales podemos producir esos mismos antibióticos, pero no solamente uno, si no que todo un conjunto de antibióticos, que es lo que hacen los organismos usualmente, no es uno sólo, sino que producen toda una variedad de moléculas que les sirven para defenderse y hacerse un nicho en su ecosistema microbiano.
¿Cuál es la importancia que tiene la biomimética para la valoración del medio natural?
La Biomimética no es sólo buscar inspiración en las formas presentes en la naturaleza, o sea, uno puede mirar los árboles y calcular físicamente cómo es la resistencia del árbol y cómo soporta el peso enorme que tiene allá arriba, ves que la estructura del árbol es óptima, entonces te puedes inspirar en él para diseñar mejores pilares o mejores maneras de sostener grandes pesos en un solo pilar, eso vendría siendo una inspiración de forma.
Pero también puedes inspirarte en funci
ones, en como los organismos vivos ejecutan ciertas funciones mejor que cualquier cosa que nosotros hagamos. Por ejemplo, la manera en que un organismo aprovecha y utiliza energía es mucho más eficiente que cualquier forma que nosotros tengamos, entonces uno podría inspirarse en eso para optimizar las maneras de obtener energía.
En el fondo, la naturaleza, y en especial los organismos vivos, son toda una fuente de recursos, pero no desde lo material, si no en cuanto a lo que podemos aprender de ellos, aprender a cómo solucionar problemas.
Cuando las bacterias están buscando alimento tienen que censar un montón de territorio, por nombrarlo de alguna manera, la forma en que lo hacen podría parecer simple, pero es tremendamente óptima, lo hacen con el mínimo gasto de energía, entonces uno podría diseñar, por ejemplo, un sistema de reparto de productos del supermercado en base al sistema que ocupan bacterias u otros organismos, para hacer el mínimo de camino recorrido, o gastar la mínima cantidad energía para llegar a un lugar.
Para mí, la Biomimética es algo que va a muchas escalas, desde lo molecular hasta formas y estructuras macro, entonces, observar la naturaleza para resolver algo es una excelente fuente de inspiración.
