En Concepción, una innovadora investigación liderada por la Facultad de Farmacia ha establecido un prometedor bioproceso para la obtención de fotoliasa, una valiosa proteína presente en ciertas microalgas verde azuladas, conocidas como cianobacterias. Este proyecto Fondecyt Posdoctoral (N°3210523) se propuso identificar fuentes alternativas a las tradicionalmente utilizadas para la extracción de fotoliasa, una enzima reconocida por su notable capacidad para reparar el daño en el ADN inducido por la radiación ultravioleta (R-UV).
El Dr. Alejandro Vallejos Almirall, académico del Departamento de Ciencia y Tecnología de los Alimentos, destaca la relevancia de esta proteína en la industria dermatológica y cosmética, donde se emplea en diversas formulaciones fotoprotectoras. Los dermatólogos suelen recomendar productos con fotoliasa para la protección y regeneración cutánea, subrayando su importancia en el cuidado de la piel.
Tradicionalmente, la producción de fotoliasa para estas industrias se ha centrado en la obtención de extractos proteicos naturales sin purificar, principalmente a partir de la cianobacteria Synechococcus spp., una especie abundante y de amplia distribución. El Dr. Vallejos, durante su tesis doctoral, optimizó el proceso de extracción de fotoliasa de esta alga. Ahora, en su investigación postdoctoral, ha dado un paso adelante al explorar la diversificación de las fuentes de esta codiciada proteína para aplicaciones cosméticas.
Como alternativas promisorias, el investigador seleccionó Haematococcus lacustris y Dunaliella salina, dos microalgas reconocidas como las principales fuentes de carotenoides de alto valor comercial para el consumo humano: astaxantina y betacaroteno, respectivamente.
El Dr. Vallejos recuerda que al inicio de su investigación doctoral, la información científica sobre la fotoliasa en especies de Haematococcus era limitada. «Si bien el genoma de esta especie contenía la información genética para la fotoliasa, su actividad in vitro aún no se había determinado, lo que abría una fascinante vía para estudiarla como una alternativa novedosa y con potencial de escalabilidad».
De manera similar, el equipo se enfocó en Dunaliella salina, una microalga en la que ya se había identificado la presencia de fotoliasa, pero cuyo proceso de producción como un bioproceso optimizado aún no se había concretado.
Un aspecto crucial de esta investigación radica en la sinergia entre la producción de carotenos y fotoliasas. En ambas especies de microalgas, la generación de valiosas moléculas de carotenoides se estimula mediante el uso de luces LED de cultivo blancas y azules, una tecnología que también ha demostrado ser efectiva para inducir la producción de fotoliasa en otros organismos.
El Dr. Vallejos explica que las luces LED han sido utilizadas en investigaciones ambientales para analizar las respuestas de estrés y los mecanismos de adaptación de microorganismos ante el cambio climático, así como en ciertos bioprocesos algales. «Se ha reportado que los microorganismos expuestos a diferentes intensidades de luz y radiación UV, simulando condiciones de estrés, incrementan la producción o expresión de fotoliasas. Sin embargo, esta estrategia no se había aplicado previamente en un bioproceso específico para la producción de fotoliasa, y mucho menos acoplado a la producción de carotenos».
Es precisamente en esta integración donde reside la innovación del proyecto: replicar, a través de un bioproceso controlado, un fenómeno que ocurre naturalmente a nivel ecológico. Las microalgas se cultivan bajo condiciones óptimas y, posteriormente, se exponen a luces de distintas intensidades y duraciones para estimular la producción simultánea de los compuestos de interés.
La investigación posiciona a las luces LED como una alternativa energética viable y ecológica para este tipo de cultivos.
Los conocimientos generados por este proyecto representan una valiosa contribución al desarrollo de un nuevo producto biotecnológico: una fotoliasa obtenida mediante un bioproceso integrado a la producción ya establecida de carotenos. Esta estrategia no solo optimiza la obtención de múltiples compuestos de valor, sino que también promueve un aprovechamiento más eficiente de los recursos.
«Los cultivos de microalgas suelen ser costosos, lo que eleva el valor de los productos derivados. Por lo tanto, si logramos diversificar los productos y extraer varios compuestos valiosos de la misma biomasa, se produce una significativa disminución en los costos de producción», asegura el Dr. Vallejos.
La tecnología desarrollada ha sido escalada con éxito en España, en colaboración con el Grupo de Biotecnología de Microalgas Marinas de la Universidad de Almería, alcanzando una producción máxima en un biorreactor de columna de tres litros. Estas pruebas han demostrado «rendimientos viables en la obtención de fotoliasa para uso cosmético a partir de la microalga D. salina«, según indica el Dr. Vallejos.
El desafío actual se centra en continuar profundizando el conocimiento sobre las capacidades de estos microorganismos como biofactorías naturales, capaces de producir compuestos con diversas aplicaciones en cosmética, nutrición y salud.
El investigador ya se encuentra inmerso en dos nuevos estudios que buscan expandir estas fronteras: un proyecto Fondef IdeA-SIA (ID24I-10297) enfocado en el desarrollo de un cultivo inductivo para la obtención de una enzima reparadora de ADN a partir de la cianobacteria Arthrospira spp., y un nuevo Fondecyt Regular (N°1251990) que busca comprender en detalle los efectos de la luz en el cultivo de Synechococcus spp. mediante herramientas ómicas y optimizar su extracción.
En esta investigación ha estado el valioso aporte del equipo de trabajo del Laboratorio Gibmar del Centro de Biotecnología, liderado por el Dr. Cristian Agurto, así como el continuo apoyo de la Facultad de Farmacia en el desarrollo de estas prometedoras investigaciones.
SOJ
