Agenda del mar

Bioprospección marina

Por: Agenda del Mar - Publicado: 10/01/2020
Foto: Shutterstock
La investigación de las profundidades del océano para crear alimentos funcionales, productos de belleza o medicinas se debate entre el desarrollo científico y permitir que se exploten los recursos marinos a gran escala.
Por: Mónica Puyana, PhD, Profesora Titular Universidad Jorge Tadeo Lozano

El término Bioprospección se refiere a la evaluación y uso de los recursos de la biodiversidad. Estas actividades pueden implicar la investigación en compuestos novedosos a partir de organismos como bacterias y hongos, algas, plantas o animales, así como la investigación realizada para identificar especies, variedades y recursos a partir de los cuales puedan desarrollarse productos con valor comercial a través de la investigación de la diversidad biológica y/o genética y el conocimiento tradicional asociado (si lo hay). La bioprospección también puede descubrir nuevos usos de recursos ya conocidos y debe, en última instancia, brindar alternativas de producción para no agotar los recursos.

Para que las investigaciones básicas puedan llegar de desarrollo comercial o industrial, se requiere de un gran esfuerzo tecnológico, humano y financiero, en un mediano y largo plazo. El reto es caracterizar la diversidad biológica del país, más allá de la taxonomía y desarrollar productos con valor agregado a partir de la biodiversidad local.

 

Si bien la bioprospección tiene un fuerte énfasis en la búsqueda de sustancias con fines farmacéuticos, son muchos otros los productos que pueden derivarse a partir de recursos de la biodiversidad como alimentos y aditivos alimentarios, cosméticos, fibras, polímeros, insumos para artesanía y joyería, fertilizantes, productos y químicos aromáticos, aceites, látex, resinas y otros exudados, materiales orgánicos para construcción y artículos decorativos, entre otros.

 

A grandes rasgos la bioprospección puede dividirse en tres grandes fases, investigación (varias etapas), transformación del producto y comercialización. Para ello se requiere de una activa interacción de los sectores académicos, empresariales, comunitarios y gubernamentales. Gran parte, por no decir que todas las iniciativas de bioprospección que se han realizado en Colombia, han sido realizados por grupos de investigación de universidades y centros de investigación. Se ha generado información científica considerable y se han formado numerosas personas en diferentes campos de la ciencia. Sin embargo, son muy pocas las iniciativas de bioprospección de empresas privadas en Colombia, porque las filiales en el país de empresas multinacionales no hacen investigación y porque la política nacional de Ciencia y Tecnología ha apoyado más a los grupos de investigación con más fortalezas los cuales están concentrados en las grandes ciudades del país.  De otra parte, la interacción universidad-empresa en Colombia es muy baja porque se manejan tiempos y ritmos distintos.

 

Colombia posee un complejo marco jurídico y legal, que tal como está concebido y se implementa, dificulta enormemente la posibilidad de avanzar en trabajos en colaboración entre universidades y empresas.  Hay que tener en cuenta que normas regionales protegen con celo excesivo el conocimiento tradicional, impiden las patentes sobre la biodiversidad y las normas se aplican indistintamente con el recurso a estudiar, tenga o no ese conocimiento tradicional asociado. 

 

En las primeras fases de las investigaciones en Bioprospección se explora qué hay y para qué podría servir sin tener una certeza de qué podría obtenerse. Esto no quiere decir que las investigaciones se hagan sin un objetivo claro sino que los resultados no siempre resultan en moléculas o productos lo suficientemente interesantes que ameriten un desarrollo ulterior para ser comercializadas como fármacos o en aplicaciones industriales muy concretas. 

 

Los productos naturales, es decir todos aquellos compuestos producidos por seres vivos han sido una fuente importante de compuestos con actividad biológica usados para el tratamiento de diferentes enfermedades humanas. A pesar de los relativamente recientes avances en química y biología molecular y programas de tamizaje de última tecnología, los productos naturales siguen siendo una fuente importante de compuestos con propiedades terapéuticas por su alta diversidad estructural. En promedio solo uno de 1 en 3.500 compuestos de origen marino ha resultado en un fármaco comercializable, una tasa de éxito que si bien parece despreciable es muy superior en comparación con los productos naturales de origen terrestre para los cuales la tasa de éxito es alrededor de 1 en 10.000.

 

Se han reportado aproximadamente 25.000 productos naturales a partir de organismos marinos los cuales tienen estructuras y grupos funcionales novedosos comparados con aquellos provenientes de organismos terrestres. Por esto la bioprospección marina es un área de investigación en continuo crecimiento que ya ha arrojado algunas moléculas que se comercializan como fármacos y otras que se encuentran en etapas avanzadas de pruebas clínicas. Dado que en el medio marino existen varios grupos de organismos que no se encuentran en el medio terrestre y que no se han estudiado, se esperaría que el descubrimiento de nuevos compuestos con actividad biológica aumentara en los próximos años, con el fin de brindar nuevas y mejores terapias para las enfermedades humanas, así como otros productos innovadores con aplicaciones industriales. 

 

La mayor parte de los compuestos bioactivos de origen marino se han obtenido de esponjas y corales blandos, seguidos por otros grupos como anélidos, artrópodos, briozoos, platelmintos, equinodermos, tunicados y algas. Todos estos organismos tienen en común su carácter sésil y la ausencia de mecanismos físicos obvios de defensa, por lo cual recurren a defensas de tipo químico para conseguir sus presas, evitar la depredación o el consumo, atraer sus parejas, asentarse sobre determinados sustratos o competir eficientemente por espacio o por recursos. 

 

Las investigaciones sobre productos naturales marinos comenzaron en la década de 1950 del siglo pasado. Entre los primeros compuestos reportados se encuentran compuestos aislados de esponjas. Durante los años 60 y 70 las investigaciones se centraron más en algas, posteriormente y a medida que el acceso a diversos lugares se facilitó, en las décadas de los 80 y 90, las investigaciones se centraron en invertebrados como esponjas, cnidarios y ascidias. Posteriormente, con la consolidación y avance de las técnicas moleculares desde los años 90, las investigaciones se han centrado más en microorganismos marinos. 

 

Algunas moléculas de origen marino han demostrado actividad interesante y selectiva a nivel de enzimas, proteínas o canales iónicos involucrados en procesos celulares. Por esta razón podrían constituirse en tratamiento de condiciones y enfermedades infecciosas y resistentes a antibióticos convencionales, enfermedades neurológicas, inflamación crónica, condiciones inmunológicas, enfermedades virales, diferentes tipos de cáncer y analgésicos.

 

De otra parte, el medio marino alberga una variedad de organismos que producen compuestos biológicamente importantes con aplicaciones cosmecéuticas, es decir, que no solo embellecen sino que mantienen la estructura y función de la piel, el cabello, las uñas. Entre las tendencias más recientes en el campo se incluye el uso de los ficocoloides de algas, el quitosán derivado de la quitina del caparazón de los crustáceos, colágeno y gelatina provenientes de los subproductos de la pesca, así como otros biopolímeros en aplicaciones cosmecéuticas. Otras aplicaciones incluyen el desarrollo de cosmecéuticos marinos para la despigmentación de la piel, fotoprotectores de origen marino, cosmecéuticos derivados de algas y microorganismos, péptidos antimicrobianos y surfactantes.  Entre las tendencias más interesantes se destacan los productos derivados de ambientes extremos, en particular aquellos de microorganismos provenientes del Antártico o de las grandes profundidades marinas incluyendo las chimeneas hidrotermales.

 

La diversidad química en los océanos es el resultado de complejos procesos de adaptación y supervivencia a ambientes extremos y variables. Por esta razón, el medio marino representa una fuente relativamente inexplorada de ingredientes que cumplen diversas funciones en los organismos que los producen y pueden revestir interés como alimentos funcionales o como complementos alimenticios. Estos compuestos tienen diferentes tipos de actividad biológica y pueden jugar un papel importante en la prevención de numerosas enfermedades y condiciones crónicas.

 

Entre los diferentes compuestos usados con estos fines se encuentran péptidos obtenidos a partir de la hidrólisis de proteínas de pescado, polisacáridos de algas con propiedades para reducir los niveles de colesterol, anticoagulantes, antiinflamatorios, antimicrobianas y antioxidantes. En esta categoría también se incluyen los minerales, vitaminas, ácidos grasos, y biopolímeros. Los beneficios reales de los alimentos funcionales y nutracéuticos de origen marino podrían contribuir significativamente a la salud si se consumen durante periodos prolongados como parte de la dieta diaria, es decir, como un mecanismo preventivo.

 

A pesar de las enormes posibilidades de uso de productos marinos bioactivos se requiere más investigación multidisciplinar donde se exploren nuevos organismos y se aborden todos los aspectos de sus productos incluyendo la determinación de su composición química, su actividad biológica, su eventual toxicidad y de igual manera determinar las posibilidades de producción a gran escala. Asimismo, para transferir eficazmente la investigación hacia un campo práctico en el que puedan utilizarse como ingredientes de alimentos funcionales, la actividad funcional exacta de los extractos/compuestos de origen marino debe ser determinada mediante investigaciones en laboratorio sobre líneas celulares o tejidos, posteriormente en modelos animales y luego corroborada en pruebas clínicas en humanos. Finalmente, es muy importante determinar si la actividad de los productos marinos se mantiene después de su almacenamiento y procesamiento.

 

Glosario de términos:

  •  Alimento funcional: Alimento que contribuye a mejorar las condiciones generales del cuerpo y disminuir el riesgo de contraer enfermedades. Un alimento funcional tiene el potencial de proporcionar beneficios para la salud más allá del valor nutricional básico del producto, bien sea a partir de constituyentes naturales o como fortificantes en los alimentos. Un nutracéutico se refiere a un complemento nutricional (vitaminas, ácidos grasos, productos herbales, minerales y muchos otros cuyo objetivo es mejorar la salud.
  • Actividad biológica/bioactivo: efecto(s) de una(s) sustancia(s) sobre un organismo vivo o parte de este. La actividad biológica puede depender de uno o varios componentes en una mezcla y los efectos pueden ser sinérgicos (todos deben estar presentes para que haya actividad) o aditivos (cada compuesto por sí solo tiene un efecto pero es mucho más marcado cuando están todos). Depende además de la concentración evaluada y tiempo de exposición.
  • Anticoagulantes: Sustancias que interfieren o inhiben la coagulación de la sangre por mecanismos diversos. En ciertas patologías, los anticoagulantes previenen la formación de coágulos que podrían ocasionar bloqueos en el sistema vascular.
  • Antiinflamatorios: Sustancias usadas para prevenir o disminuir la inflamación de los tejidos en condiciones agudas o crónicas. Los mecanismos para controlar la inflamación son diversos, bien sea evitando la acción de las fosfolipasas y la consecuente cascada del ácido araquidónico, por inhibición de la biosíntesis de agentes mediadores como ciclooxigenasas o lipooxigenasas o al inhibir la degranulación de neutrófilos.
  • Antimicrobianos: Sustancias que inhiben la infección, replicación o bien eliminan microorganismos patógenos como bacterias y hongos, entre otros. 
  • Antioxidantes: Sustancias endógenas o exógenas presentes en bajas concentraciones con respecto al sustrato oxidable que retrasan y previenen significativamente la oxidación. Dietas enriquecidas con estas sustancias pueden prevenir y disminuir el deterioro funcional orgánico. Los antioxidantes son donantes de electrones y estabilizan los radicales libres. Sin embargo, el hecho que una sustancia done electrones no significa necesariamente que cumpla una función biológica antioxidante
  • Producto(s) Natural(es): Término que se refiere a aquellas moléculas de diferentes tipos estructurales producidas por organismos vivos.
  • Pruebas Clínicas: Conjunto de ensayos usados en el desarrollo de fármacos mediante los cuales se evalúa su eficacia, modo de administración, seguridad y efectos secundarios, entre otros, antes de ser aprobados para su comercialización. Las pruebas clínicas se realizan en humanos y tienen tres fases consecutivas (I a III) que pueden tardar hasta 20 años en completarse. Para que un compuesto entre a estas pruebas debe haber superado las pruebas preclínicas las cuales se realizan sobre modelos animales.
  • Tamizaje (= cribado, screening): Conjunto de pruebas y bioensayos orientados a determinar la actividad biológica de una sustancia.
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