Laboratorio de Molecular Farming y Vacunas

 

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Integrantes

Directora

  • Marina Clemente (Investigadora Independiente/Independent Researcher CONICET. Profesora Adjunto/Adjunct professor UNSAM)

mclemente@intech.gov.ar

  • Mariana G. Corigliano (Investigadora Asistente/Assistant Researcher CONICET. Ayudante de Primera/Laboratory Assistant UNSAM)

           marianacorigliano@intech.gov.ar

  • Valeria A. Sander (Investigadora Asistente/Assistant Researcher CONICET. Profesora Adjunto/Adjunct Professor UNSAM)

valeriasander@intech.gov.ar

  • Sofía Bengoa-Luoni (Becaria Doctoral/Doctoral Fellow CONICET. Ayudante de primera/Laboratory Assistant UNSAM)

sbengoa@intech.gov.ar

  • Edwin F. Sánchez-López (Becario Doctoral/Doctoral Fellow CONICET. Ayudante de primera/Laboratory Assistant UNSAM)

esanchez@intech.gov.ar

  • Victor A. Ramos Duarte (Becario Doctoral/Doctoral Fellow CONICET)

varamosd@intech.gov.ar

  • Ariel Legarralde (Bioterio/ bioterium, Técnico Profesional/Professional Technician CONICET)

ariellegarralde@gmail.com

 

  • Patricia Uchiya (Invernadero/ Greenhouse, Técnico Profesional/Professional Technician CIC)

puchiya@intech.gov.ar

  

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Lineas de Investigación

La agricultura molecular (del inglés, Molecular Farming) se refiere a la producción de proteínas recombinantes en las plantas (incluyendo productos farmacéuticos y proteínas industriales y otros metabolitos secundarios). Entre los años 1986 y 1989 se produjeron en plantas genéticamente modificadas (transgénicas) la primera proteína recombinante de interés farmacéutico (la hormona del crecimiento humana) y el primer anticuerpo recombinante. Sin embargo, recién en 1997 se expresó la primera proteína recombinante comercial, la avidina (una proteína de huevo de pollo) expresada en maíz transgénico. Estos hallazgos demostraron que las plantas podían transformarse en bio-fábricas para la producción a gran escala de proteínas recombinantes. Con los años quedó demostrado que las plantas tienen la capacidad para producir proteínas complejas funcionalmente activas de mamíferos o de otros organismos eucariotas con actividad terapéutica, tales como proteínas de suero humano y reguladores de crecimiento, vacunas, hormonas, citoquinas, enzimas y anticuerpos. Esto fue posible debido a la capacidad de las plantas de realizar modificaciones post-traduccionales que hacen que estas proteínas recombinantes se plieguen correctamente y mantengan su integridad estructural y funcional. Es así, que actualmente, existe a nivel mundial un incremento en el interés para la exploración del uso de las plantas como bio-fábricas para la producción de fármacos, antígenos vacunales, suplementos alimenticios, biopolímeros y biocombustibles.

Tema de investigación #1: Estrategias para mejorar la estabilidad de las proteínas expresadas en plantas/Strategies to improve the stability of proteins expressed in plants

Uno de los grandes retos para la explotación comercial de las plantas como plataforma de producción y que ha despertado el mayor interés en el ambiente académico se refiere a mejorar los rendimientos de producción de las proteínas recombinantes expresadas en plantas. La degradación de las proteínas recombinantes por la acción de proteasas debido a síntesis imperfecta o por falta de procesamiento de ésta puede afectar fuertemente sobre los niveles de acumulación detectados.  Por lo tanto, la estabilidad de la proteína recombinante es considerada el factor más importante que limita los rendimientos en la agricultura molecular.

Proteínas de choque térmico de 90-kDa/90-kDa heat shock proteins

Las proteínas de choque térmico de 90-kDa son proteínas solubles que se expresan en todas las células de un organismo alcanzando niveles entre el 1 y el 2 % de las proteínas totales solubles, lo que las ubica entre las proteínas solubles más abundantes. La principal función de todas las proteínas Hsp90 está relaciona con su participación en el correcto plegado durante la síntesis de nuevo de ciertas proteínas, así como en el re-plegado de aquellas proteínas desnaturalizadas o parcialmente desnaturalizadas. En este sentido, nosotros proponemos a las proteínas Hsp90 como acarreadoras de proteínas heterólogas expresadas en plantas para garantizar una alta expresión y un correcto plegado de la proteína recombinante sin que ésta forme agregados insolubles. Sobre esta premisa es que en el laboratorio estamos desarrollando una plataforma basada en el uso de plantas de tabaco y lechuga para la producción de proteínas de interés vacunal combinado con la expresión de proteínas denominadas “chaperonas” como estrategia para mejorar la expresión de proteínas de interés en plantas.

 

 

Inhibidores de Serin Proteasas tipo Kazal/Kazal-type serine proteinase inhibitor 

Otra alternativa para disminuir la degradación de la proteína recombinante por la acción de las proteasas es co-expresar la proteína recombinante con proteínas inhibidoras de proteasas. Además, se ha observado que la sobre expresión de inhibidores de proteasa pueden contribuir en la resistencia de la planta a ciertos patógenos. A la fecha se han identificado diferentes tipos de inhibidores de serin proteasas asociados a varios tipos de procesos fisiológicos de la planta, los cuales incluyen mecanismos de defensa contra patógenos. Los inhibidores de serin proteasas tipo Kazal que están incluidos dentro de la familia de los inhibidores de serin proteasas están presentes en muchos organismos. Estas proteínas juegan un papel regulatorio en procesos que involucran serin proteasas tipo tripsina, quimotripsina, trombina, elastasa y/o subtilisina. Aunque los inhibidores de serin proteasas tipo Kazal también se han identificado en plantas, poco se conoce sobre sus funciones en estos organismos. En base a estos antecedentes, en el laboratorio estamos explorando las diferentes aplicaciones biotecnológicas de las proteínas inhibidoras de proteasas tipo Kazal de plantas y parásitos.

 

Tema de Investigación #2: Rol de las proteínas de choque térmico de 90-kDa en la modulación de la respuesta inmune y para el desarrollo de vacunas DIVA/Role of 90-kDa heat shock proteins in the immune response modulation and in the development of DIVA vaccines

En los últimos años, se ha reconocido la importancia y el rol central de las proteínas Hsp90 en la modulación del sistema inmune como respuesta a infecciones y procesos tumorales. Además, varios trabajos demostraron que al fusionar las proteínas Hsp90 a diversos péptidos o proteínas provenientes de patógenos, éstas incrementan la respuesta humoral y celular contra dichos péptidos actuando como adyuvantes. Bajo la idea de que esta función adyuvante es compartida por las proteínas Hsp90 de diferentes organismos, es que en el laboratorio estamos llevando a cabo la caracterización de las propiedades inmunomoduladoras de diferentes isoformas de la familia de las Hsp90 vegetales utilizando los modelos de infección por Toxoplasma gondii (agente causal de la toxoplasmosis) y Neospora caninum (agente causal de la neosporosis). Asimismo, estamos realizando estudios comparativos entre diferentes isoformas para conocer las similitudes y diferencias en sus respectivos roles sobre la modulación de la respuesta inmune, y de este modo establecer las ventajas y desventajas de emplear una u otra isoforma como adyuvante vacunal.

Además, en el laboratorio estamos explorando el uso de las proteínas Hsp90 de plantas en el desarrollo de vacunas DIVA. Este tipo de vacunas son utilizadas en diferentes enfermedades animales donde se requiere el manejo o la eliminación de una enfermedad en una región en particular ya que permite distinguir a los animales infectados de los animales vacunados. Por lo tanto, el uso de las proteínas Hsp90 como acompañantes de la proteína de interés le confiere a nuestra plataforma de producción un valor adicional ya que permite que las proteínas producidas bajo nuestro sistema lleven una marca positiva que podrá ser identificativa de los animales vacunados. Este diseño podrá incorporarse a las formulaciones vacunales sobre todo en aquellas que requieran de un seguimiento de vacunación.

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Subsidios

 

2017 FONCyT, PICT-2016-0621, por 3 años, $ 810.000 – Sistemas biotecnológicos basados en plantas para la elaboración de una vacuna contra la toxoplasmosis (Investigadora Responsable: Marina Clemente, Grupo Responsable: Valeria Sander, Sergio O. Angel).

2017 FONCyT, PICT-2016-0310, por 3 años, $ 390.000 – Evaluación de la capacidad inmunogénica e inmunoprotectiva de una formulación vacunal nóvel de tipo DIVA (del inglés differentiation of infected from vaccinated animals) contra la neosporosis en bovinos (Investigadora Responsable: Valeria A. Sander).

2017 FONCyT, PICT-2016-0113, por 3 años, $ 390.000 – Caracterización de las propiedades inmunomodulatorias de las proteínas HSP90 de plantas y su aplicación como adyuvantes en vacunas acelulares (Investigadora Responsable: Mariana G. Corigliano).

2015  FONCyT, PID-2014-0025, por 3 años, $ 1.997.900 – Epidemiología clínica y desarrollo de nuevos sistemas de diagnóstico de la toxoplasmosis (Investigador Responsable: Sergio O. Angel. Grupo Responsable: Marina Clemente, INTECH; Julio Raba, UNSAL. Colaboradores: Hospital San Vicente de Paul, Chascomús; Instituto Nacional de Parasitología Juan H. Jara.

 

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Publicaciones

Desde 2012/Since 2012

2018 Sander VA, Angel SO, Clemente M. A comprehensive review of Toxoplasma gondii biology and host-cell interaction: challenge for a plant-based vaccine. In: Prospects of Plant-based Vaccines in Veterinary Medicine. Editorial: Springer, New York, EEUU, Editor: MacDonald, Jacqueline. In press.

2016 Corigliano MG, Clemente M. The role of plant 90-kDa heat shock proteins in plant immunity. In: Heat shock proteins and plants. Editorial: Springer, New York, EEUU, Editor: Punit Kaur.

2016 Pariani S, Contreras M, Rossi FR, Sander VA, Corigliano MG, Simón F, Busi MV, Gomez-Casati DF, Pieckenstain FL, Duschak VG, Clemente M. Characterization of a novel Kazal-type serine proteinase inhibitor of Arabidopsis thaliana. Biochimie. 123: 85-94.

2015 Albarracín RM, Laguía-Becher M, Farran I, Sander VA, Corigliano MG, Yácono ML, Pariani S, Sánchez-López E, Veramendi J, Clemente M. The fusion of Toxoplasma gondii SAG1 vaccine candidate to Leishmania infantum heat shock protein 83-kDa improves expression levels in tobacco chloroplasts. Biotechnol J. 10(5):748-59.

2014  Clemente M. Overview of plant-made vaccine antigens against toxoplasmosis. In: Genetically engineered plants as a source of vaccines against wide spread diseases. Editorial: Springer, New York, Estados Unidos, Editor: Sergio Rosales-Mendoza

2013 Corigliano MG, Fenoy I, Sander VA, Maglioco A, Goldman A, Clemente M. Plant heat shock protein 90 as carrier-adjuvant for immunization against a reporter antigen. Vaccine. 31(49):5872-8.

2012 Del L Yácono M, Farran I, Laguía Becher M, Sánchez VR, Martín V, Veramendi J, Clemente M. A chloroplast-derived Toxoplasma gondii GRA4 antigen used as an oral vaccine protects against toxoplasmosis in mice. Plant Biotechnol. J. 10(9):1136-44.

2012 Clemente M, Corigliano MG. Overview of plant-made vaccine antigens against malaria. J. Biomed. Biotechnol. Review. Volume 2012: 206918.

 

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Contactos

Marina Clemente: mclemente@intech.gov.ar

 

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