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El artículo fue publicado por un equipo de estudiantes universitarios

Por Carole Johnson, noticias y comunicaciones de la universidad de Miami.

Andrew Jones, de la Universidad de Miami, y su equipo de estudiantes pueden haber desarrollado una primara investigación. A través de la ingeniería metabólica, descubrieron una manera de producir de manera sustentable un fármaco prometedor para ayudar a los pacientes con depresión resistente a tratamiento.

Sus hallazgos están publicados en la revista Metabolic Engineering bajo el título “Producción in vivo de psilocibina en E. coli”. La psilocibina se encuentra ahora en ensayos clínicos, y los profesionales médicos ven resultados prometedores para su uso en el tratamiento de la adicción, la depresión y el trastorno de estrés postraumático en humanos.

Jones, profesor asistente en el departamento de ingeniería química, papelera y biomédica de Miami, creía que podría idear un proceso que utilizara bacterias genéticamente modificadas para producir el fármaco candidato.

El compuesto químico, la psilocibina, se encuentra naturalmente en un hongo específico, el Psilocybe cubensis. Jones dijo que producir psilocibina en masa a partir del hongo que es su huésped natural requeriría mucho tiempo y bienes raíces. Actualmente se utilizan métodos alternativos de producción química sintética pero son muy caros. Jones, el investigador principal de esta investigación, quería una solución que mantenga la integridad biológica y redujera los costos de producción.

Encontrar un anfitrión orgánico óptimo

A través de la ingeniería metabólica, que encuentra formas de aumentar la capacidad de una célula para producir un compuesto de interés, su equipo de estudiantes desarrolló una serie de experimentos para identificar las condiciones óptimas de producción de psilocibina. El artículo publicado recientemente describe su trabajo para optimizar la producción de psilocibina en la bacteria Escherichia coli. El equipo está utilizando una cepa de E. coli bien conocida diseñada para la producción segura en laboratorio.

“Estamos tomando el ADN del hongo que codifica su capacidad para fabricar este producto y ponerlo en E. coli”, dijo. “Es similar a la forma de hacer cerveza, a través de un proceso de fermentación. Estamos tomando efectivamente la tecnología que permite la producción a escala y velocidad y aplicándola a nuestra E. coli productora de psilocibina ”.

Su resultado final es un paso significativo hacia la demostración de la viabilidad de producir este medicamento económicamente a partir de una fuente biológica.

“Lo emocionante es la velocidad a la que pudimos lograr nuestra alta producción. En el transcurso de este estudio, mejoramos la producción de sólo unos pocos miligramos por litro a más de un gramo por litro, un aumento de casi 500 veces ”, dijo Jones.

Da mucho crédito y elogios a sus estudiantes que diseñaron muchos de los experimentos realizados durante el estudio de 18 meses.

“Una gran parte de mi trabajo es capacitar a estudiantes universitarios para hacer este trabajo. La idea básica era mía, pero gran parte del diseño experimental recayó en los estudiantes. Al principio, ayudaba guiándoles en el proceso de diseño experimental. Hacia el final ya se estaban volviendo más independientes. Ese es el tipo de estudiante que queremos cuando se acercan a la graduación”, dijo Jones.

Aprendiendo a ejecutar experimentos de laboratorio

La autora principal Alexandra (Lexie) Adams, estudiante de ingeniería química junior, se convirtió en miembro del equipo de investigación en su primer año, justo cuando el Laboratorio Jones estaba comenzando. Paciente y meticuloso, Jones trabajó con Adams, ciertamente nervioso, en los fundamentos de la investigación de laboratorio. Valió la pena.

El trabajo inicial se realizó en el verano de 2018 cuando Adams y otro coautor de estudiantes de pregrado, Nicholas Kaplan, participaron en el Programa de Estudiantes de Verano de Pregrado de Miami. El programa proporciona fondos a los estudiantes para la investigación de pregrado.

Ambos estudiantes, trabajando en estudios separados, aprendieron los entresijos de la investigación, ganando confianza y aprendiendo lecciones a medida que avanzaba el verano.

Kaplan, estudiante de ingeniería química, estudió la viabilidad de las cianobacterias como otro huésped potencial de ingeniería metabólica. Sus hallazgos mostraron resultados mixtos, y se decidió que el equipo de laboratorio se centraría en el proyecto de psilocibina en E. coli de Adams.

Celebrando un avance en la investigación

Adams recuerda cuando vieron el avance en su investigación. Su objetivo era transferir el ADN del hongo y ver actividad en el huésped E. coli. “Una vez transferimos el ADN vimos emerger [un pequeño] pico en nuestros datos. Sabíamos que habíamos hecho algo enorme ”, dijo.

Otros miembros del equipo incluyeron: el graduado Zhangyue ‘Tom’ Wei (Miami ’19), el graduado John ‘Jack’ Brinton (BS Miami ’17, MS Miami ’19), Chantal Monnier junior, Alexis Enacopol senior y miembro del personal Theresa Ramelot , especialista en instrumentación.

Tanto Adams como Kaplan continúan trabajando con Jones. Los estudiantes lideran proyectos que se basan en el éxito reciente del trabajo de psilocibina. Cada uno de ellos está comenzando a transmitir lo que ha aprendido en el laboratorio asesorarando a nuevos estudiantes de pregrado que se unen al Laboratorio Jones.

“Es importante que [los nuevos estudiantes] entiendan el panorama general para que vean las razones de los diferentes pasos de los experimentos”, dijo Kaplan.

Jones está llevando a cabo la siguiente fase de esta investigación mediante el estudio de formas de hacer que la bacteria E. coli sea un mejor huésped: el siguiente paso para permitir la producción sostenible en los niveles requeridos por la industria farmacéutica.

fuente: Miami University

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