Entrevista Dr. Alejandro Dinamarca, la tecnología que podría disminuir el uso de antibióticos en la industria salmonera

  • Entrevista Dr. Alejandro Dinamarca, la tecnología que podría disminuir el uso de antibióticos en la industria salmonera

Nos trasladamos hasta el Centro de MicroBioinnovación, de la Facultad de Farmacia de la Universidad de Valparaíso, para conocer el trabajo desarrollado por el grupo de Biotecnología Microbiana, liderado por el doctor en Biología Molecular Alejandro Dinamarca, quien descubrió el enorme potencial de una bacteria aislada desde las costas de Viña del Mar, denominada Cobetia marina. Este microorganismo es capaz de inhibir la comunicación intercelular de bacterias patógenas (mecanismo conocido como quorum sensing), y evitar que las bacterias presentes se vuelvan virulentas y patógenas, lo que finalmente culminó con la obtención de un doble patentamiento (Chile y EE.UU.). Esta protección permitió que la Universidad desarrollara un aditivo alimentario para salmónidos, el cual ya está en etapa de licenciamiento para ser producido y distribuido en la industria acuícola y salmonera. Los inventores de esta nueva alternativa son la Doctora Claudia Ibacache, el Doctor Juan Ojeda y el Doctor Alejandro Dinamarca.
“Esto que hoy estamos mostrando, y que obtuvo una patente en EE.UU., corresponde a un desarrollo de al menos 15 a 16 años de una línea de trabajo. La patente que se obtuvo en EE.UU. previamente se obtuvo también en Chile, por lo que estamos muy contentos con el resultado de mucho esfuerzo”, comenta el Dr. Dinamarca.

Esta patente protege un bioproceso basado en un microorganismo y un producto natural, con una funcionalidad definida como inhibidor del mecanismo de quorum sensing, lo que tiene un interés industrial y también comercial, específicamente como un producto que es una alternativa a los antibióticos. Esto en un contexto en que Chile debe disminuir el uso de antibióticos en la salmonicultura. “Una vez que nosotros hicimos la solicitud de patente, el año 2012, iniciamos el proceso de desarrollo y validación de productos (bioproceso y producto aditivo alimentario), llegando finalmente a productos comerciales, que permiten actuar de manera específica contra patógenos microbianos y que, a diferencia de los antibióticos, no generan resistencia, son específicos y no generan daño en las comunidades microbianas propias de los peces (microbiotas) o del ambiente”, aclara el Dr. Dinamarca, quien agrega que “a ese producto final, nosotros le dimos la forma de un aditivo alimentario”.

Para tener mayores antecedentes de este proceso, Mundo Acuícola entrevistó al Doctor Dinamarca, quien detalla a continuación cómo comenzó este desarrollo y en qué etapa va actualmente este proceso.

¿Cómo comenzó esta línea de investigación?

“Soy microbiólogo y tengo un doctorado en biología molecular, y una de nuestras líneas de trabajo son las bacterias marinas y sus aplicaciones. En este sentido, el año 2005 iniciamos un proyecto de investigación, financiado por la Universidad de Valparaíso y que tuvo como objetivo buscar bacterias marinas capaces de producir moléculas de interés, aplicado en el desarrollo del país.

De alguna forma, ya desde los años 90, se podía prever que había una sobre utilización de antibióticos lo que podía ser un riesgo para la industria de la salmonicultura. Esto, considerando que ya el uso en humanos había generado la aparición de bacterias resistentes, era predecible pensar que lo mismo podía ocurrir en la acuicultura. En este sentido, nuestro grupo de trabajo propuso que ciertas moléculas producidas por bacterias que degradan hidrocarburos del petróleo, además de esta función, podían ser usadas como mecanismos de competencia entre especies y, por tanto, ser de interés como alternativa al mecanismo de acción de los antibióticos.

Lo que nosotros hicimos fue estudiar cómo las bacterias se comunican y compiten entre sí. Existen mecanismos bien descritos y que, en el caso del quorum sensing, se hace a través de moléculas que se consideran señales químicas. De esta forma descubrimos que utilizando moléculas producidas por bacterias marinas del género Cobetia, era posible romper esa comunicación, evitando que estas bacterias, sin matarlas, se volvieran virulentas y, por tanto, patógenas. Ese es el núcleo fuerte de nuestra protección.

Nuestra invención trata de un procedimiento del tipo bioproceso para generar moléculas que inhiben los mecanismos de comunicación que se denominan quorum sensing (QS), sin matarlas, sin generar mecanismos de resistencia como lo hacen los antibióticos”.

– ¿En qué consistió la investigación para el desarrollo de la tecnología alternativa al uso de antibióticos?
“En primer lugar se hizo un muestreo de aguas en la Región de Valparaíso. Desde estas muestras se diseñó un procedimiento para aislar bacterias degradadoras de hidrocarburos aromáticos y capaces de producir un tipo de moléculas conocidas como biosurfactantes. A continuación, procedimos a evaluar a las bacterias que mejor producían biosurfactantes y, a la vez, realizamos un tamizaje para determinar si estas bacterias podían competir con patógenos de peces. Finalmente, como base, el mecanismo de comunicación intercelular de bacterias patógenas conocidos como quorum sensing y mediante la utilización de biosensores específicos, evaluamos si estos biosurfactantes podían inhibir este mecanismo. Los biosurfactantes tienen una gran capacidad de integrarse a los procesos productivos industriales porque son moléculas del tipo tensoactivos y, por tanto, forman emulsiones y de esa forma se pueden integrar bien a lo que es un aditivo alimentario final, por ejemplo”.

– ¿Cómo se gestó la obtención de esta patente?
“Esta iniciativa fue gestada por un proyecto interno de la Universidad de Valparaíso (UV) y luego logramos financiamiento de CONICYT mediante su programa FONDEF Regular, que fomentan mucho que haya resultados de protección. Luego, a partir de los resultados, pudimos adjudicarnos un proyecto CORFO Línea 4, para finalizar con el desarrollo del aditivo alimentario”. “Todo este trabajo surge de un trabajo de una tesis de pregrado de la alumna Claudia Ibacache, de Química y Farmacia, dirigida por el Dr. Juan Ojeda, quienes se vuelven coinventores y emprendedores tecnológicos”.

– ¿Nos puede contar más sobre las características específicas de esta bacteria?
“Cobetia corresponde a la cepa MM1IDA2H-1, y posiblemente una nueva especie de género Cobetia. La característica principal es que se trata de una bacteria gram negativa, que habita en la columna de agua en el mar; es una bacteria que degrada hidrocarburos del petróleo y que son específicamente heterociclos aromáticos, ella usa estos compuestos como fuente de carbono para poder crecer y, además, genera moléculas que son tensoactivas conocidas vulgarmente como surfactantes. Esta bacteria no es patógena, en el laboratorio crece muy bien, se desarrolla muy bien, es de rápido crecimiento y, además, produce eficientemente las moléculas que nosotros estamos estudiando”.

– ¿La cepa las sacaron de la costa de Valparaíso?
“Sí, de la zona de Montemar y Reñaca, obtuvimos las muestras de agua. Para poder aislar este tipo de bacteria, utilizamos un procedimiento de enriquecimiento selectivo, es decir, buscábamos bacterias degradadoras de hidrocarburos específicamente y para gran sorpresa nuestra, nos encontramos cerca de 30 cepas de Cobetia, del mismo género, es decir, es un habitante dominante. La elegimos porque es la que más produce surfactantes y, basado en la producción, elegimos esta bacteria y eso tiene una implicancia tecnológica porque uno tiene que pensar en un escalamiento industrial, que es un proceso, sí o sí, por fermentación. Tienen que crecer bien en condiciones muy específicas y un criterio muy importante es que crezca bien en laboratorio y que produzca, en altas cantidades, las moléculas que nosotros queremos”.

– ¿Es un producto amigable con el medio ambiente?
“Es un producto obtenido por bacterias, no por síntesis química, es decir, en el proceso de elaboración no hay uso de solventes químicos, en el proceso de elaboración se puede usar agua de mar, por ejemplo, y, por tanto, está orientado a una política de escasez de agua. Luego, la molécula en sí misma es una molécula orgánica, que se degrada en el ambiente, por tanto, no tiene impacto ambiental.

– ¿De qué forma se comercializaría? ¿Cómo funcionaría?
“Esa parte es importante explicar porque una cosa es la protección mediante patente, sin embargo, muchas invenciones deben tener una posterior fase de desarrollo para terminar en un producto. En el año 2012, cuando nosotros hicimos la solicitud de patente, comenzamos la fase de desarrollo para darle la forma a un producto, ahí el doctor Juan Ojeda tuvo un rol muy importante, ya que trabajamos juntos para generar un aditivo alimentario. Este aditivo alimentario se puede integrar en el alimento que se les da a los salmones”.

– ¿Cómo actúa este producto?
“Lo importante es que no actúa como los antibióticos, al agregarlo directamente a la columna de agua de mar, ejerce un efecto específico, que sólo se enfoca en bacterias patógenas, sin matarlas, solamente controlando su virulencia, su patogenicidad y, por tanto, no es como los antibióticos que una vez que caen a la columna de agua comienzan a destruir bacterias buenas y bacterias malas, siendo el gran problema del uso de antibióticos”.

– ¿Contra qué enfermedades está pensada?
“Bueno, en términos estrictos, contra toda enfermedad producida por bacterias que tienen el mecanismo quorum sensing, entre esos está, Vibrio anguillarun, Aeromonas salmonicida, y ahora se está discutiendo mucho acerca de la existencia de quorum sensing en Piscirickettsia salmonis. En la actualidad contamos con evidencia suficiente que P. salmonis presente este sistema de comunicación conocido como QS “.

– ¿Cuáles son las ventajas para la industria acuícola y/o salmonera?
“Lo primero que hay que destacar es que la UV siempre va a tratar de otorgar un beneficio a la sociedad y lo primero es que desarrollar tecnología, que permita apoyar a la industria salmonera, entregando un producto alternativo que permita reducir la cantidad de antibióticos que está siendo utilizada, ya en sí mismo es un logro de desarrollo y de impacto social. Lo segundo es que la industria salmonera, al tener herramientas distintas a las vacunas y antibióticos, es un apoyo para la productividad de la industria salmonera directamente”.

– ¿En qué etapa se encuentra este producto para ser utilizado en la industria salmonera?
“Lo que hay es un producto comercial, del tipo Aditivo Alimentario para Salmonídeos, de acuerdo a la reglamentación y normativa del Servicio Agrícola Ganadero. Este producto puede ser utilizado como un aditivo alimentario no como un medicamento. Se puede producir, se puede comercializar y, en este momento, la Universidad de Valparaíso se encuentra en una fase de licenciamiento de tecnología, es decir, está seleccionando instituciones o empresas interesadas en incorporar este producto en su línea de desarrollo”.

-¿Y tienen interesados ya?
“Sí, la Universidad de Valparaíso, a través de su Oficina de Transferencia y Licenciamiento, dirigida por el Sr. Cristian Oyanedel, hace una selección basada en las capacidades productivas de las empresas y comerciales de los interesados. Por otro lado, las empresas interesadas en probar tratamientos contra SRS pueden contactar a la OTL y ver cómo acceder al producto para sus pruebas”.

– ¿Cuáles son los pasos o protocolos para que las empresas se interesen en aplicar esta innovación?
“En términos reales, hoy en día, son las empresas salmoneras o de acuicultura las que están interesadas en incorporar nuevos tipos de productos que les permitan ir reduciendo gradualmente los antibióticos. Por tanto, su gran desafío es abrir sus procesos a nuevos productos y atreverse a innovar”.

– Por ejemplo, en 1 kg. de alimento ¿cuántos gramos se utilizarían de producto?
“En este caso, por kilogramo de alimento, las dosis son comparables a las cantidades de antibiótico y, por tanto, las dosis efectivas son relativamente bajas. Lo que sí representa un desafío es el nivel de producción requerido para dar abasto a las toneladas de alimento usado en salmonicultura. Nosotros pensamos que inicialmente cubrir de un 2 o un 5 % del volumen total es interesante para cualquier empresa”.

– ¿Cuál es la importancia de esta patente? ¿qué garantiza?
“Es darle un valor agregado a la investigación científica básica aplicada. En nuestro caso significa que hemos validado un proceso por el cual podemos generar un producto y que esto se transfiere a la sociedad, que potencie a una industria. En términos de logro, como equipo de investigación, es reconocer el trabajo de 15 años de un grupo formado por estudiantes y académicos”.

– ¿Cómo lo llamaría usted? ¿un hito? ¿Qué significa esto para usted, para su equipo de trabajo?
“Obtener la patente y que sea licenciable es cerrar un ciclo y comienza otro. Es, finalmente, llegar a lo que los científicos siempre se proponen, descubrir algo y que tenga una utilidad”.

– ¿Es común realizar estos “hitos” en su facultad?
En general, en Chile, no es común. El país está comenzando este camino de darle valor agregado al intelecto, es decir, realizar ciencia básica de calidad y buscar sus aplicaciones con el objetivo de contribuir al desarrollo de nuestro país.

– ¿Usted dice que ha cerrado un ciclo, que es lo que viene ahora en cuanto a investigación?
Empezamos nuevamente con ciencia básica, enfocados nuevamente en lo que son los microorganismos. En esta nueva fase nos estamos centrando en el conocimiento más complejo de los microorganismos como un todo, lo que llamamos microbiotas, estudiados desde el punto de vista genómico y metagenómico completo para obtener genes, enzimas, productos que se conviertan en valor agregado y contribuir a la mejora de la calidad de vida de las personas y su entorno”.

 

Entrevista Dr. Alejandro Dinamarca
Katherine Silva
Ingeniero Acuícola/aditor técnico
Revista Mundo Acuícola /edición 114

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