Desarrollo de un sistema para producción de Pichia Pastoris en cultivo en medio sólido - Núñez Reyes, Diana Ethel (Universidad Autónoma Metropolitana, 2012)
La demanda de proteínas recombinantes terapéuticas (PRT) de consumo humano se ha convertido en una realidad comercial y ha aumentado dramáticamente durante los últimos años, salvando un número incontable de vidas gracias a la casi accesibilidad ilimitada de estas proteínas. Más de 80 proteínas recombinantes están aprobadas para consumo humano. Aunque mucho se ha avanzado, la producción de proteínas recombinantes constituye un campo que necesita ser mucho más estudiado, más aún cuando los precios de muchos de estos medicamentos son altos y de difícil acceso en países en vías de desarrollo, por ello, uno de los mayores objetivos de la industria es maximizar la productividad, es decir, obtener altas concentraciones de producto en un menor tiempo y las altas concentraciones celulares (biomasa) son un prerrequisito para obtener una alta productividad de proteínas recombinantes. Debido a lo anterior, en el presente trabajo se propone el cultivo en medio sólido (CMS) como alternativa gracias a las ventajas que ofrece en comparación con el cultivo sumergido (CS) en la producción de biomasa y enzimas. Considerando que para la producción de biomasa en condiciones de cultivo en medio sólido es necesario favorecer la transferencia de O2, se decidió evaluar el uso de capas finas de poliuretano (EPU) como soporte para el crecimiento de Pichia pastoris. Además, se evaluó la concentración inicial de glucosa (50 a 150 g/L) sobre la producción de biomasa de P. pastoris. Estos experimentos demostraron que el rendimiento Yx/s (g/g) disminuye al aumentar la concentración de glucosa obteniéndose un Yx/s de 0.45 para una S0 = 50 g/L, valor muy cercano al teórico 0.5, lo cual demuestra que este sistema esta bien aireado, pero para S0 = 150 g/L se obtuvo un Yx/s de 0.28. El análisis del cambio del coeficiente respiratorio (CR), en función de diferentes concentraciones iniciales de glucosa y diferentes espesores de EPU, permitió determinar que con una concentración inicial de glucosa de 50 g/L y un espesor de 0.7 cm, el metabolismo respiratorio de la glucosa fue completo (CR > 0.9) y que el descenso del CR es debido al agotamiento de la glucosa. A concentraciones de glucosa superiores a 50 g/L y espesores de EPU de 0.3 y 0.5 cm el valor de CR fue menor a 0.9, de lo cual podemos asumir que al aumentar la concentración de glucosa o disminuir el espesor de la placa de EPU, no se realiza el metabolismo completo de la glucosa y se obtienen diferentes productos como ácidos orgánicos. Las conclusiones de este trabajo se pueden resumir en que el modelo de estudio propuesto para la producción de biomasa de Pichia pastoris a partir de glucosa como fuente de carbono y energía en un medio de cultivo impregnado en espuma de poliuretano bajo condiciones de cultivo en medio sólido, permitió demostrar que la producción de levaduras en placas de EPU con un espesor h = 0.7 cm y S0 = 50 g/L, es un sistema más simple que el cultivo sumergido, aireado y agitado por lote simple y produce rendimientos y concentraciones celulares similares (20 g/L). Incluso que si se permite un metabolismo mixto (aerobio y fermentativo) se puede alcanzar con S0 = 150 g/L, la concentración celular de 40 g/L, valor que ya calificaría en el límite inferior de los cultivos densos. Los cuales llegan a tener hasta más de 100 g/L de levaduras en cultivos sumergidos y controlados en forma de lote alimentado. Tambien se obtuvo que los efectos de grosor de las placas de EPU sobre el crecimiento de Pichia pastoris no son tan importantes como el efecto de la concentración inicial de glucosa. A nuestro conocimiento, éste es el primer trabajo en el que se evalúa el crecimiento de Pichia pastoris utilizando glucosa como fuente de carbono en cultivo en medio solido con EPU, lo cual es muy importante para la producción a nivel industrial de proteínas recombinantes con esta levadura.