*El Instituto de Biotecnología logró el registro de 5 nuevas invenciones con potencial uso industrial y farmacéutico
* Los desarrollos de los universitarios tienen como fundamento bacterias, moléculas y procesos
*En este momento se promueve licenciar estos avances a empresas de base tecnológica.
En el marco de la Séptima Jornada de Innovación y Emprendimiento, realizada el pasado jueves en Cuernavaca, en la sede del Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional Autónoma de México (IBt-UNAM), la comunidad de investigadores presentó y explicó cinco nuevas invenciones que nacieron o se materializaron en Cuernavaca, y que ya están protegidas por patentes.
Dos de las patentes protegen a tres nuevos antibióticos (dos extraídos de veneno de alacrán y uno de chile habanero). Estas aportaciones son sumamente importantes debido a la grave amenaza internacional que crece en la actualidad por la multiplicación de hongos y bacterias resistentes a los antibióticos tradicionales; problema que la ONU ya califica como preocupación mundial. Otros dos inventos incluyen procesos y bacterias que facilitan la producción de moléculas de interés para la salud metabólica: un antioxidante y un prebiótico. Y el quinto invento es una bacteria que ayuda a limpiar suelos contaminados con metales altamente tóxicos.
Fundado en 1982 y presente en Cuernavaca, Morelos, desde 1991, el IBt-UNAM es uno de los motores más importantes de la investigación y la transferencia tecnológica en México. Ha ingresado más de 230 solicitudes de registro de patente para sus inventos y descubrimientos, y se le han otorgado más de 90 patentes dentro y fuera de México.
Las cinco invenciones que enlistaremos, a continuación, fueron patentadas en un periodo de dos años, entre 2022 y 2023.
Además de los datos explicados en este texto, más detalles de estas invenciones fueron publicados este mes en la nueva edición de la revista Biotecnología en Movimieto, del IBt-UNAM, por Martín Patiño Vera y Mario Trejo Loyo, en la dirección de internet: https://biotecmov.ibt.unam.mx/
Nuevos antibióticos contra tuberculosis e infecciones en piel, hueso y pulmón
En los últimos 50 años son muy pocos los nuevos antibióticos que se han incorporado al uso médico, y el exceso en el uso de los antibióticos tradicionales ha provocado que muchos microorganismos generen mecanismos de resistencia. Por eso es tan importante la noticia de que la UNAM haya desarrollado dos nuevos antibióticos que fueron aislados del veneno de un alacrán.
Para proteger este trabajo se generaron cinco solicitudes de patente de fase nacional, en: Estados Unidos, México, Europa, Sudáfrica y China, que fueron los países y regiones que se identificaron como comercialmente convenientes para su protección. De este conjunto de solicitudes de patente, la primera en otorgarse fue la de Sudáfrica; mientras que las otras continúan sus procesos.
El Doctor Lourival Possani, del IBt-UNAM, es reconocido en muchos países como autoridad mundial en venenos de alacrán. Él y su grupo de investigación encontraron, en el veneno de un alacrán, dos moléculas incoloras que, al contacto con el aire, se oxidan y se vuelven azul, una de ellas, y la otra roja. Ambas tienen actividad antibiótica.
Después de diferentes estudios de laboratorio acerca de las dos moléculas mencionadas, los científicos que trabajan en el norte de Cuernavaca documentaron que la molécula roja actúa contra la bacteria Staphylococcus aureus, que es la causante de infecciones en piel, huesos y pulmones. Por otra parte, el mismo equipo documentó que la molécula azul es efectiva contra la bacteria Mycobacterium tuberculosis, que es la causante de la tuberculosis.
Para estudiar estas moléculas, el grupo del Doctor Possani unió esfuerzos con el Doctor. Rogelio Hernández Pando, quien es un microbiólogo experto en cepas resistentes de tuberculosis, del Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición. También se hizo una colaboración con el Doctor Richard Zare; experto químico de la Universidad Leland Stanford Junior, en Estados Unidos; quien ayudó a identificar y sintetizar químicamente las moléculas.
La patente otorgada y los otros expedientes en proceso protegen tres avances del equipo científico: Las moléculas antibióticas; su método de síntesis y las pruebas exitosas en roedores, que no presentaron toxicidad.
Invención: Antibióticos, extraídos de alacrán
Líder del grupo: Doctor Lourival Possani
Patente: ZA202007958 B (Otorgada en Sudáfrica. Está en trámite su registro en Estados Unidos, China, Unión Europea y México)
El antibiótico desarrollado por el equipo del Doctor Possani surge a partir de décadas de estudio de los venenos de alacrán. FOTO: UNAM
Nuevo antibiótico contra importantes infecciones intrahospitalarias
La Organización Mundial de la Salud ha señalado a las infecciones intrahospitalarias como una grave amenaza de salud pública; no sólo para los pacientes ingresados a clínica y hospitales sino para todo el personal médico, de enfermería y de apoyo clínico. Eso se debe a que los centros de salud son también punto de convergencia de microorganismo infecciosos y algunos de ellos se han fortalecido para defenderse de los antibióticos.
Por esto es muy relevante la investigación y el desarrollo de un nuevo antibiótico desarrollado por el IBt-UNAM, llamado HisXarJ1-1, que resultó efectivo contra la bacteria Pseudomona aeruginosa, un microorganismo muy resistente que causa infecciones graves en hospitales. Afecta principalmente a personas con quemaduras, heridas quirúrgicas, catéteres o respiradores, y también es común en el pie diabético. Lo preocupante es que muchos antibióticos comerciales ya no logran eliminarla.
Esta invención sorprende especialmente porque surge gracias a los estudios sobre moléculas presentes en el chile habanero; común en la dieta de muchos mexicanos. Para que se lograra el gran salto y se materializara su uso biomédico, los científicos trabajaron mediante una alianza entre el laboratorio del Doctor Gerardo Corzo del IBt-UNAM y el grupo de la Doctora Georgina Estrada del Centro de Investigación Científica de Yucatán A. C. (CICY).
Estos investigadores descubrieron el nuevo antibiótico en los frutos del chile habanero (Capsicum chinense Jacq.) que podría combatir bacterias peligrosas y resistentes a los antibióticos actuales.
La innovación se centra en una molécula llamada defensina J1-1, un tipo de péptido o cadena corta de aminoácidos, que la planta produce naturalmente para defenderse de infecciones. Lo sorprendente es que este péptido también puede atacar bacterias que afectan a los humanos. Para poder producirlo en grandes cantidades, los grupos del IBt y del CICY modificaron genéticamente una bacteria, para que fabricara una versión mejorada de la defensina, llamada HisXarJ1-1. Esta versión es más fácil de extraer y purificar, lo cual es clave para su uso en medicina.
Para producir el nuevo antibiótico (HisXarJ1-1) primero obtuvieron una bacteria modificada genéticamente que produce el péptido de interés. Posteriormente se cultiva en un proceso de fermentación sumergida, una técnica usada en la industria para producir compuestos en grandes cantidades, y finalmente se extrae y se purifica el nuevo antibiótico, aprovechando las cargas eléctricas que le confiere los aminoácidos de histidina del final de la molécula.
La patente otorgada por el IMPI protege dos cosas: al gen que codifica la producción del nuevo antibiótico HisXarJ1-1, y al proceso de fermentación sumergida, que utiliza la cepa bacteriana modificada genéticamente, para producir este nuevo antibiótico en cantidades de nivel industrial.
Invención: Antibiótico, extraído del chile habanero
Líder del grupo: Doctor Gerardo Corzo
Patente: MX407962 B. Instituto Mexicano de Propiedad Industrial
El nuevo antibiótico extraído de chile habanero combate una bacteria resistente a antibióticos que se encuentra en hospitales. FOTO: Biotecnología en movimiento.
Bacterias que ayudan a limpiar suelos contaminados con metales
Una de las grandes preocupaciones para el cuidado de la salud y del medio ambiente es la actividad minera. Este campo del desarrollo humano ha sido calificado por muchas personas como una amenaza, debido a los numerosos ejemplos de lugares donde la actividad de alguna mina provocó desastres sanitarios y devastación irreversible en ecosistemas. Es por ello que en los últimos años se ha impulsado la investigación científica que ayude a revertir parte de los daños.
Dentro del conjunto de materiales derivados de la actividad minera resaltan los metales solubles. Estos materiales preocupan porque son muy tóxicos, pueden ser arrastrados por la lluvia y contaminar ríos y acuíferos, representando un serio problema de contaminación ambiental.
Otra de las nuevas invenciones del IBt-UNAM, que surgieron en Cuernavaca y ya cuentan con patente es una cepa de bacterias que ayuda a evitar que metales solubles contaminen suelos y aguas, gracias a que estos microorganismos pueden transformar esos metales en formas insolubles o menos tóxicas.
El equipo de la Doctora Katy Juárez, del IBt-UNAM, aisló, de un sitio altamente contaminado con metales pesados, una cepa de la bacteria llamada Klebsiella pneumoniae, que transforma metales tóxicos en formas menos peligrosas.
El microorganismo aislado por el equipo de la Doctora Juárez transforma el cromo del tipo Cr (VI), que es muy tóxico, a otro tipo de cromo menos dañino, llamado Cr (III). Además. Ese mismo microorganismo reduce el selenio, de Se (VI), altamente tóxico, a Selenio metálico, que la bacteria acumula y se puede recuperar; la misma cepa de bacterias convierte el uranio (U) de su forma soluble más contaminante, a nanopartículas insolubles más manejables y adicionalmente, esta bacteria sobrevive en ambientes con altas concentraciones de estos metales y también de arsénico (As), otro contaminante común.
La patente protege cuatro avances:
1) La cepa de bacterias y su uso en biorremediación de suelos, aguas y residuos industriales.
2) Composiciones: que es como se le llama a la formulación de un conjunto de materiales que se agregan a la biomasa de la bacteria para mantenerla estable y viable y con alta vida útil. Esto es muy conveniente para su comercialización.
3) Métodos para aplicarla en la biorremediación de sitios contaminados con esos metales.
4) Adicionalmente, se protegió un proceso, mediante el uso de la bacteria, para obtener selenio metálico Se (0), a partir del Se (VI), presente en sitios contaminados, que tiene usos comerciales diversos: es útil como catalizador o acelerador de reacciones químicas, por ejemplo, favoreciendo la acción del bisulfito de calcio para la obtención de celulosa; en medicina se usa como agente anticáncer y también tiene otras aplicaciones terapéuticas, en cosmetología y en las industrias del vidrio y el acero.
Invención: Bacterias para biorremediación de suelos contaminados
Líder del grupo: Doctora Katy Juárez
Patente: MX401169 B. Instituto Mexicano de Propiedad Industrial
La Biorremediación de suelos contaminados, mediante el uso de bacterias es otro logro del IBt-UNAM. Foto: Antimio Cruz
Mejoran producción de prebióticos con nueva enzima y procesos
En las últimas décadas se ha acumulado un gran volumen de conocimiento sobre los procesos metabólicos y de nutrición humana; dentro de los cuales tiene una participación muy importante la enorme población de bacterias que habita el tracto digestivo y que se conoce como microbiota y que cumple funciones importantes para mantener la salud.
Para alimentar a la comunidad de bacterias benéficas existen diferentes moléculas y compuestos, como los llamados “fructooligosacáridos (FOS) de tipo levana”. Ahora, gracias al trabajo de investigadores del IBt-UNAM se logró obtener una nueva enzima y dos procesos para obtener este tipo de compuestos, y así mejorar la producción de FOS. Ese avance es otra de las invenciones que ya están protegidas con un registro de patente.
Al igual que los FOS tipo inulina (primos de los FOS tipo levana), que son ampliamente reconocidos como prebióticos y se comercializan en todo el mundo, los FOS tipo levana tienen potencial como prebióticos, es decir, como alimento para bacterias intestinales benéficas, por lo que esta patente permitiría contar con una oportunidad de negocio, al explorar los FOS de tipo levana, que también cuentan con un gran potencial como prebióticos.
Estos FOS tipo levana son pequeñas cadenas de fructosa, que es un tipo de azúcar presente en frutas y miel, con entre 2 y 10 moléculas de fructosa. Se derivan de moléculas más grandes llamadas levanas, que pueden tener desde 45 hasta 20,000 fructosas dependiendo qué enzima las sintetice. Estas enzimas se llaman “fructosiltransferasa (FTF)”.
El grupo del Doctor Agustín López-Munguía, del IBt-UNAM, desarrolló dos procesos para producir estos FOS a partir de sacarosa, que es el azúcar de caña, compuesta de glucosa y fructosa. Los dos procesos desarrollados en la UNAM permitirán su explotación comercial y que quedan protegidos por la patente. Estos procesos son:
Proceso combinado: usa dos enzimas al mismo tiempo—una FTF que forma las cadenas largas de levana (FTF) y otra que las corta (endolevanasa). Así se obtienen directamente los FOS tipo levana, sin residuos de cadenas largas que podrían ser indigestas, con lo que el proceso ahorra un paso de purificación.
Enzima bifuncional: usando técnicas de ingeniería genética, fusionaron ambas enzimas (ETF y endolevanasa) en una sola, capaz de construir y cortar las cadenas, con lo que, en lugar de las dos enzimas, sólo es necesario usar esta nueva enzima en el proceso. El resultado es un perfil variado de FOS tipo levana, como 1-kestosa, 6-kestosa, neokestosa y blastosa.
La patente también protege, además de la nueva enzima, el gen que la codifica y el sistema para producirla en bacterias mediante fermentación.
Invención: Dos procesos y una enzima para producir prebióticos
Líder del grupo: Doctor Agustín López-Munguía
Patente: MX394751 B. Instituto Mexicano de Propiedad Industrial
Al mejorar la producción de prebióticos se facilita la alimentacion de bacterias buenas para el metabolismo humano. Foto: Biotecnología en movimiento.
Facilitan la producción de un antioxidante benéfico para la salud humana
El resveratrol es un compuesto químico que algunas plantas, como la vid, productora de uvas, producen para protegerse de agentes oxidantes. Este compuesto ha llamado la atención porque puede ayudar a la salud humana: es antioxidante, reduce inflamación, baja los niveles de azúcar en sangre y podría ayudar a combatir varias enfermedades.
En el Instituto de Biotecnología de la UNAM, el interés y los estudios sobre el resveratrol ayudaron a desarrollar dos nuevas bacterias y un nuevo proceso de fermentación para producir el antioxidante natural. Esta invención fue desarrollada en el laboratorio de ingeniería de vías metabólicas.
El grupo del Doctor Guillermo Gosset construyó dos nuevas bacterias modificadas genéticamente, a partir de una cepa común de la bacteria Escherichia coli, que se encuentra en el intestino humano y es muy usada en ingeniería genética, ya que se conoce muy bien su genoma.
A partir de ella, crearon dos nuevas cepas de E. coli modificadas genéticamente. La innovación consiste en que estas bacterias trabajan en equipo: una convierte el glicerol, que es un alcohol simple, en ácido cumárico. La otra transforma ese ácido en resveratrol. Esta innovación también comprende el cultivo de las dos cepas juntas en un medio muy simple: solo agua con sales minerales, glicerol y ácido cumárico. Con ello logran producir hasta 74.3 mg/L de resveratrol, lo cual ya es económicamente interesante.
El proceso desarrollado es limpio porque evita el uso de solventes contaminantes y el desperdicio de residuos como el bagazo de uva, que se genera en los métodos tradicionales de extracción. La tecnología desarrollada por el grupo del Doctor Gosset permite producir compuestos útiles para la medicina de forma sostenible, económica y amigable con el ambiente. Con esta segunda invención se ofrece un proceso innovador para la producción de resveratrol.
La patente protege tres cosas: El gene y su vector o plásmido (que es un segmento de ADN que se usa para insertar genes provenientes de otros organismos) usado para modificar las bacterias; una nueva bacteria modificada genéticamente y un nuevo proceso para producir resveratrol, más limpio que los convencionales.
Invención: Bacterias y proceso para producir el antioxidante resveratrol
Líder del grupo: Doctor Guillermo Gosset
Patente: MX401382 B. Instituto Mexicano de Propiedad Industrial
El antioxidante natural Resveratrol es benéfico para la salud y la UNAM ha mejorado su producción con biotecnología. Foto: Biotecnología en movimiento.
