CONICYT–FONDEF IDeA ID15I10014. (2016-2018). PolyAstax: Poliploidización artificial como herramienta biotecnológica para incrementar el rendimiento de astaxantina de la microalga Haematococcus pluvialis.

CONICYT–FONDEF IDeA ID15I10014. (2016-2018). PolyAstax: Poliploidización artificial como herramienta biotecnológica para incrementar el rendimiento de astaxantina de la microalga Haematococcus pluvialis.

CONICYT–FONDEF IDeA ID15I10014. (2016-2018). PolyAstax: Poliploidización artificial como herramienta biotecnológica para incrementar el rendimiento de astaxantina de la microalga Haematococcus pluvialis.

La técnica de inducción de poliploidía de manera artificial, en la cual se duplica el contenido genético de una especie particular, ha reportado grandes ganancias para diversos productos agronómicos, aprovechando el incremento característico en el tamaño de células, órganos y tejidos vegetales, es decir, el denominado “efecto Gigas”. Adicionalmente al incremento en el tamaño celular, ocurre un incremento en el contenido de metabolitos secundarios, que otorgan características mejoradas de sabor o color a los productos vegetales, pero también pueden ser en si mismos productos de gran valor comercial. Adicionalmente, los vegetales mejorados mediante poliploidización artificial son considerados variedades y no se tratan como organismos genéticamente mejorados (OGM), no requiriendo de extensas pruebas de bio-seguridad para su utilización.  A pesar de la gran  utilidad de la técnica para el rápido mejoramiento de plantas superiores terrestres, prácticamente no hay antecedentes de este tipo de mejoramiento en microalgas, para las cuales cualquier incremento en la acumulación de metabolitos secundarios es de gran valor productivo para la industria nutra- y farmacéutica. Dentro de los metabolitos secundarios de alto valor, el pigmento rojo Astaxantina es muy apreciado al poseer el índice antioxidante (ORAC) mas alto dentro de los compuestos naturales conocidos, llegando a ser 5 veces superior al B-caroteno y 6000 veces superior a la vitamina C. Adicionalmente la astaxantina posee múltiples propiedades benéficas para la salud humana, incluyendo propiedades anticancerígenas, antinflamatorias, de cuidado de la piel y mejora en la respuesta inmune, entre otras. Es en este contexto, el presente proyecto desarrolló una técnica para poliploidizar artificialmente la microalga Haematococcus lacustris (ex. H. pluvialis), obteniendo varias cepas con características mejoradas, dentro de las cuales destaca una que posee mayor contenido de ADN y un volumen celular vegetativo y enquistado 70 % mayor a las células originales sin poliploidizar, coincidentemente con el fenotipo esperado para un organismo poliploidizado. Adicionalmente, estas condiciones de mayor volumen celular y concentración de ADN se relacionan directa y positivamente en un claro aumento en la productividad de astaxantina, desde típicamente 18 mg/g en peso seco (DW) para la cepa no poliploide original, a un máximo de 29 mg/g DW, es decir un incremento de un 60%. Por otra parte, se logró el escalamiento a condiciones semi-industriales de 35000 litros, observándose que la productividad de la cepa poliploide se mantiene e incluso se ve ligeramente incrementada, al pasar de escala de laboratorio a grandes volúmenes cultivados, lo cual proyectado a condiciones de cultivo industrial presentes en el territorio nacional, representaría una baja de casi un 20% en los costos de producción del pigmento, potencialmente incrementando el margen operacional de la empresa hasta un 77%. En general el proyecto, logro exitosamente los resultados de producción i.- variante poliploide de H. lacustris (ex H. Pluvialis); y ii.- variante poliploide seleccionada para cultivo escalable. Con estos resultados, se logro proteger la propiedad intelectual con una solicitud de patente en INAPI, una solicitud de patente PCT y un registro de la cepa poliploide en el Banco Español de Algas. BEA. España. Por otra parte, se elaboró como resultado de transferencia tecnológica un estudio y plan negocios y se fortaleció la formación de capital humano especializado, con una tesis de pregrado con la máxima distinción académica, así como también, varios logros de producción científica en el marco de este innovador proyecto. Finalmente, este proyecto, ha sido pionero en la implementación de esta técnica como herramienta de mejoramiento genético para incrementar significativamente la productividad de compuestos naturales de alto valor comercial para la industria nutra- y farmacéutica mundial.