Si chiama PharmaGREEN ed è il nuovo impianto pilota realizzato da ENEA per la produzione rapida e a basso costo di biofarmaci attraverso l’utilizzo di piante di tabacco. La nuova infrastruttura sperimentale è stata inaugurata presso il Centro Ricerche ENEA Casaccia, a Roma, nell’ambito del progetto PAN-HUB, finanziato dal Ministero della Salute e al quale partecipano 19 partner tra enti pubblici e soggetti privati.
L’iniziativa si inserisce nella strategia nazionale ed europea volta a rafforzare la capacità di risposta a pandemie e antibiotico-resistenze, attraverso la creazione di piattaforme innovative dedicate alla ricerca e allo sviluppo di nuovi prodotti biofarmaceutici. “PharmaGREEN è stata sviluppata grazie a un lavoro congiunto che integra competenze biotecnologiche presenti in più laboratori ENEA e permetterà di ottenere anticorpi in quantità sufficienti per la loro valutazione in studi preclinici”, spiega il responsabile ENEA del progetto PANHUB, Marcello Donini, ricercatore del Laboratorio Biotecnologie Green.
Un anticorpo contro diverse varianti di SARS-CoV-2
Dall’avvio del progetto, nei laboratori ENEA è stato prodotto, in collaborazione con la Fondazione Toscana Life Sciences, un anticorpo ad ampio spettro in grado di neutralizzare diverse varianti del virus SARS-CoV-2, responsabile del Covid-19. I test effettuati hanno confermato che l’anticorpo prodotto attraverso queste innovative tecniche mantiene la capacità di bloccare la replicazione delle varianti virali, come già dimostrato da precedenti test condotti su colture cellulari animali.
“La validazione del nostro impianto conferma le potenzialità di PharmaGREEN rispetto alle piattaforme convenzionali. Inoltre, il nostro modello di plant molecular farming permetterà di realizzare impianti di dimensioni maggiori, grazie alla modularità, all’elevato grado di automatizzazione e alla configurazione in vertical farm con coltivazioni idroponiche su più livelli. Strutture di questo tipo potrebbero garantire una produzione rapida di biofarmaci in situazioni di emergenza, richiedendo investimenti sensibilmente inferiori rispetto ai sistemi tradizionali e senza ricorrere a piante geneticamente modificate”, prosegue Donini.
Il tabacco come “biofabbrica”
Al centro del processo produttivo c’è la Nicotiana benthamiana, una specie di tabacco selvatico scelta per le sue caratteristiche biologiche. La pianta è facile da coltivare, cresce rapidamente, non è destinata al consumo alimentare e presenta cellule particolarmente adatte a ricevere DNA esterno, consentendo così di produrre biofarmaci in modo efficiente. “Per il progetto PharmaGREEN, abbiamo valutato diversi parametri di illuminazione e individuato le condizioni di luce ottimali per massimizzare la produzione di anticorpi nelle piante”, sottolinea Donini.
La produzione di biofarmaci attraverso le piante presenta diversi vantaggi rispetto ai sistemi convenzionali basati su cellule animali. Tra questi, il ridotto investimento iniziale e i minori costi di produzione, che rendono la tecnologia particolarmente competitiva. Un ulteriore elemento distintivo è la rapidità del processo: le molecole desiderate possono essere ottenute in circa tre settimane, consentendo di accelerare sensibilmente lo sviluppo di nuovi prodotti terapeutici. Le piante, inoltre, possono permettere la produzione di biofarmaci che non sarebbe possibile ottenere attraverso sistemi basati su cellule animali, quando le molecole risultano tossiche o letali per le cellule stesse.
Un processo semi-automatizzato
All’interno di PharmaGREEN è stato inoltre sviluppato un sistema semi-automatizzato di agroinfiltrazione, realizzato anche grazie alla collaborazione con i ricercatori di robotica del dipartimento ENEA di Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili. La tecnologia sfrutta il batterio del suolo Agrobacterium tumefaciens per trasferire alle piante le istruzioni genetiche fornite dai ricercatori e necessarie alla produzione dei biofarmaci, senza danneggiare le cellule vegetali. “In questo modo la pianta si trasforma in una vera e propria biofabbrica: dopo pochi giorni, si procede alla raccolta delle foglie e alla purificazione degli anticorpi, seguendo un protocollo che abbiamo messo a punto, pronti per essere utilizzati”, conclude Donini.
L’obiettivo di PharmaGREEN è quindi quello di mettere a disposizione una piattaforma produttiva flessibile e rapidamente scalabile, in grado di contribuire alla risposta a future emergenze sanitarie. La possibilità di combinare coltivazioni in ambiente controllato, automazione e configurazioni modulari potrebbe infatti consentire di aumentare la produzione di biofarmaci mantenendo costi e tempi inferiori rispetto alle piattaforme tradizionali.