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Thaustochytrium: microorganismo marino como alternativa sostenible para la industria

Equipo de la Dra. Carolina Shene (UFRO/CeBiB) ha trabajado durante 10 años con una cepa nativa de origen marino con potencial para producción sostenible de ácidos grasos Omega-3, coenzima Q10 y escualeno. Una trayectoria de trabajo científico que se ha complementado con adjudicaciones ANID, tesis de doctorado y vinculación con la industria nacional e internacional.

 Dra. en Ciencias de la Ingeniería, Carolina Shene  (UFRO/ CeBiB), junto a  Mariela Bustamante  (UFRO/ CeBiB) en  Expedición Científica Antártica (ECA 53)año 2017. Foto: www.inach.cl
Dra. en Ciencias de la Ingeniería, Carolina Shene (UFRO/ CeBiB), junto a la ingeniera en alimentos e investigadora asociada Mariela Bustamante (UFRO/ CeBiB) en Expedición Científica Antártica (ECA 53) año 2017. Foto: www.inach.cl

Los beneficios nutricionales y propiedades del Omega-3 están sólidamente demostrados por la literatura científica. Los ácidos grasos omega-3, especialmente el EPA y DHA, tienen un rol central en el aporte nutricional para las personas a lo largo de toda su vida. Es por esto que su consumo es altamente recomendado por las autoridades de salud y nutrición del mundo. Sin embargo, la disponibilidad a través de la dieta es muy limitada y el proceso industrial no es sostenible.


En la actualidad, la principal fuente de estos ácidos grasos es el aceite de pescado, un subproducto de la harina de pescado. Pero el aceite de pescado presenta sólo alrededor del 1% de Omega-3. Por lo tanto, existe una enorme producción industrial que usa procesos poco sostenibles. Por otro lado, a causa del cambio climático y el aumento de la temperatura de los océanos, la disponibilidad de esta fuente de Omega-3 se ve afectada, tanto en cantidad como en calidad.


En ese contexto, el equipo de investigación de la Dra. en Ciencias de la Ingeniería, Carolina Shene de la Universidad de la Frontera (UFRO) e investigadora principal del Centro Basal CeBiB, durante 10 años han investigado y trabajado con un microorganismo de origen marino que se ha transformado en la potencial solución para la producción de estos ácidos grasos esenciales.


Los pescados oleaginosos son los productores de ácidos grasos, pero no sintetizan Omega-3, sino que lo producen porque lo obtienen a través de la dieta, es decir, lo necesitan y lo deben consumir ¿De dónde obtienen esta fuente nutricional?



Confocal fluorescence images of the stained cells of the Antarctic thraustochytrids RT2316‐7 and (a and b) and RT2316‐13 (c and d) cultured at 15°C after 24 hr (a and c) and 120 hr (b and d)
Confocal fluorescence images of the stained cells of the Antarctic thraustochytrids

Se trata del microorganismo denominado “Thaustochytrium”, cepa de origen marino que tiene la capacidad de producir, intracelularmente ácidos grasos Omega-3 de cadena larga (distintivos a los de cadena corta producidos por las plantas). Este microorganismo produce omega-3 principalmente del tipo EPA y DHA los que tienen variados usos y beneficios, principalmente en la nutrición, desarrollo neuronal, desarrollo cognitivo y en variadas aplicaciones biológicas.


El equipo liderado por la Dra. Carolina Shene, ha estudiado intensamente y por varios años este tipo de microorganismos y sus trabajos han obtenido reconocimiento nacional e internacional. El 2017 y bajo el proyecto titulado “Traustoquitridios antárticos como fuentes de ácido docosahexaenoico, compuestos bioactivos, e información genética: aislamiento y caracterización molecular”, realizaron una colección de muestras en la península Antártica para estudiar microorganismos marinos que tengan la capacidad de sintetizar lípidos. El proyecto fue parte de la Expedición Científica Antártica del Instituto Antártico Chileno (INACH).


A lo largo del tiempo, estos microorganismos se han convertido en la estrella para este equipo de investigación. No solo porque producen EPA y DHA, sino porque tienen la particularidad de generar otros compuestos de gran interés industrial, como los carotenoides. Sin embargo la industria acuícola requiere elevados volúmenes.


Es así como el escalamiento se transformó en el nuevo desafío, y los llevó abrir fronteras para darle nuevos usos, como es el caso de la industria cosmética. Desde ahí, generaron una promisoria alianza con N-active, empresa nacional con la que actualmente ejecutan un proyecto Corfo, a través del cual esperan incorporar -en el corto plazo- reactores de mil litros para escalar la producción.


El equipo ha descubierto la versatilidad que tiene la cepa Thaustochytrium. Dependiendo de la condiciones de su cultivo, pueden manejar la producción de omega-3 y pigmentos, producir fosfolípidos, coenzima Q10 y escualeno. Estos últimos, son estudios desarrollados en las tesis de doctorado de Liset Flores y Paris Paredes, respectivamente. Ambos integrantes del equipo de investigación liderado por la Dra. Shene.


Asimismo, este año se han adjudicado un proyecto Fondecyt Regular de ANID, a través del proyecto codirigido por Allison Leyton, estudiante de post doctorado e investigadora de la Universidad de la Frontera y del CeBiB. El proyecto tiene el objetivo buscar mecanismos de cultivo, a través de controlar el oxígeno disuelto y verificar si se pueden considerar microrganismos aerobios. “Con todo el trayecto de estudio sobre estas cepas, nosotros nos hemos dado cuenta que manipulando o controlando la velocidad de crecimiento, se pueden incrementar la producción de compuestos, específicamente de Q10 y escualeno”, explicó la investigadora Leyton.


El equipo busca realizar una innovadora aplicación utilizando ingredientes obtenidos de estos particulares microorganismos para realizar formulaciones cosméticas, esto los transforma en los pioneros en generar una aplicación biotecnológica de uso cosmetológico, a través de la cepa Thaustochytrium. A su vez, tienen la visión de incorporarse a la industria de los nutracéuticos.


Cabe señalar que, el laboratorio dirigido por la Dr. Carolina Shene ha mantenido una alianza de colaboración internacional con la empresa MARA, una productora del Atlántico canadiense de bioproductos a base de algas. Esta colaboración ha permitido el intercambio de información y cepas.


Por su parte, el Centro de Biotecnología y Bioingeniería (CeBiB) ha significado un gran apoyo en el desarrollo y ejecución de la investigación realizada por su investigadora principal, Dra. Carolina Shene. Fortaleciendo su compromiso con la investigación de frontera, el trabajo colaborativo y la descentralización de la ciencia.


“El trabajo desarrollado por Carolina Shene y su equipo, muestra efectivamente esta fortaleza o diferenciación que tiene el Centro, es decir, tener laboratorios y grupos asociados en todo Chile. Y, que de alguna manera también tratamos de que esta unidad, que es la que yo dirijo, haga vínculos desde los territorios, desde las investigaciones base que tienen los grupos, generar y fortalecer estos vínculos. Y, por otro lado, mantener estas relaciones de largo plazo y de confianzas. Yo creo que es ahí donde uno va haciendo ciencia relevante de impacto para el país”, destacó María Isabel Guerra, directora del departamento de Transferencia Tecnológica de CeBiB.



 

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