Seminario de cierre de proyecto FONDEF abordó innovador bioproceso para la obtención de enzimas reparadoras de ADN con potencial dermocosmético

Seminario de cierre de proyecto FONDEF abordó innovador bioproceso para la obtención de enzimas reparadoras de ADN con potencial dermocosmético

La iniciativa, liderada por el Dr. Alejandro Vallejos y desarrollada junto al Laboratorio GIBMAR del Centro de Biotecnología UdeC y apoyada por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo de Chile (ANID), presentó resultados promisorios en el escalamiento de un bioproceso basado en cianobacterias para aplicaciones dermocosméticas avanzadas.

En el Auditorio Dr. Jaime Rodríguez del Centro de Biotecnología de la Universidad de Concepción se desarrolló el seminario de cierre del proyecto FONDEF ID24I10297 “Cyanorepair: desarrollo de un bioproceso de cultivo inductivo para la obtención de una enzima reparadora de ADN a partir de la cianobacteria Arthrospira spp. para el mercado de los cosmecéuticos”, iniciativa dirigida por el Dr. Alejandro Vallejos, académico de la Facultad de Farmacia UdeC e investigador asociado al Laboratorio GIBMAR del Centro de Biotecnología UdeC.

El proyecto tuvo como objetivo desarrollar un nuevo bioproceso de cultivo inductivo que permitiera incrementar la obtención de enzimas reparadoras de ADN, conocidas como fotoliasas, a partir de la cianobacteria Arthrospira spp., para su valorización y potencial incorporación en el mercado de los dermocosméticos, especialmente en formulaciones orientadas a la fotoprotección y reparación del daño cutáneo inducido por radiación ultravioleta.

Para ello, el equipo de investigación trabajó en la optimización de parámetros fisicoquímicos de cultivo, el escalamiento del bioproceso en fotobiorreactores, la validación funcional de las enzimas en modelos celulares de piel y la evaluación de la proyección tecnológica y comercial de esta innovación.

Los resultados presentados durante el seminario evidenciaron avances significativos. A nivel de laboratorio, el nuevo bioproceso de cultivo inductivo permitió aumentar en 1,6 veces la producción de fotoliasa por miligramo de proteína y en 7,1 veces la productividad de biomasa en un fotobiorreactor de 3 litros, utilizando períodos de inducción de entre dos y seis horas con luz azul. Estas cifras superaron los resultados obtenidos mediante medios de cultivo estándar, como el medio Zarrouk.

Asimismo, las primeras aproximaciones de escalamiento en sistemas de 200 litros demostraron resultados igualmente promisorios, alcanzando niveles comparables de producción de fotoliasa respecto al sistema de 3 litros y evidenciando una mayor producción por gramo de biomasa al séptimo día de inducción. Bajo estas condiciones optimizadas, la producción de fotoliasa aumentó 3,5 veces y la productividad de biomasa 1,7 veces respecto al sistema control.

Según explicaron los investigadores, estos hallazgos permiten proyectar la factibilidad del escalamiento industrial del bioproceso, aunque se requerirán estudios adicionales de reproducibilidad para sistemas de mayor capacidad, como fotobiorreactores superiores a 500 litros o sistemas raceway de más de 2.000 litros.

Innovación con potencial dermocosmético

Uno de los principales resultados tecnológicos del proyecto fue el desarrollo de un medio de cultivo optimizado y de un sistema de producción en dos fases, crecimiento microalgal e inducción de fotoliasa, evaluado exitosamente tanto a escala de laboratorio como piloto.

A ello se sumó el desarrollo y caracterización de nanoliposomas capaces de encapsular extractos enriquecidos en fotoliasa obtenidos desde Arthrospira maxima, permitiendo evaluar su estabilidad, biocompatibilidad y actividad funcional en modelos celulares humanos.

Los resultados mostraron que la formulación nanoliposomal mantuvo estabilidad durante al menos ocho días a 4 °C y en rangos de pH fisiológicos de la piel, alcanzando además eficiencias de encapsulación entre 69,9% y 73,1%. Los ensayos de viabilidad celular confirmaron que tanto el extracto enriquecido como la formulación no presentaron citotoxicidad.

En paralelo, pruebas funcionales realizadas en fibroblastos humanos irradiados con radiación UV demostraron que la fotoliasa encapsulada redujo significativamente el daño en el ADN, disminuyendo cerca de un 70% los niveles de fotoproductos asociados al daño genético en comparación con formulaciones sin la enzima activa. Además, análisis de inmunodetección evidenciaron una eficiente internalización celular de la fotoliasa, observándose su presencia tanto en el citoplasma como en el núcleo celular.

En conjunto, los resultados posicionan esta innovación como una alternativa prometedora para el desarrollo de formulaciones dermocosméticas avanzadas orientadas a la fotoprotección y reparación del ADN, abriendo nuevas oportunidades de transferencia tecnológica hacia la industria.

El director del proyecto, el Dr. Alejandro Vallejos, valoró positivamente el cierre de esta etapa investigativa y destacó el potencial de continuidad de la iniciativa.

“Todo el aprendizaje obtenido a partir del trabajo experimental y los procesos de ensayo y error se ve reflejado hoy en resultados altamente alentadores, con importantes proyecciones de escalamiento y el interés concreto de empresas asociadas en esta tecnología. Estamos muy esperanzados en avanzar hacia una nueva etapa del proyecto, incorporando componentes de formulación e innovación que nos motivan especialmente y que podrían fortalecer aún más el potencial de esta propuesta”, señaló.

El proyecto fue desarrollado por un equipo interdisciplinario integrado por investigadores de la Facultad de Farmacia y la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Concepción, incluyendo a la Dra. Carolina Gómez, el Dr. Cristian Agurto y el Dr. Iván González.