ENEA ha inaugurato a Casaccia, a Roma, PharmaGREEN, un impianto pilota che utilizza piante di tabacco selvatico per produrre anticorpi in tempi rapidi e con costi potenzialmente inferiori rispetto ai sistemi convenzionali. La struttura sperimentale nasce nell’ambito di PAN-HUB, progetto finanziato dal Ministero della Salute al quale partecipano 19 partner pubblici e privati, con l’obiettivo di sviluppare nuove piattaforme per affrontare le emergenze sanitarie, dalle pandemie alle antibiotico-resistenze.
La tecnologia, nota come plant molecular farming, sfrutta le cellule vegetali per ottenere molecole terapeutiche. La piattaforma punta a ridurre i tempi di produzione, contenere gli investimenti iniziali e consentire l’espansione degli impianti attraverso configurazioni modulari e sistemi automatizzati.
Il progetto ha già prodotto un risultato concreto: nei laboratori ENEA è stato realizzato, insieme alla 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 su colture cellulari hanno confermato la capacità della molecola di bloccare la replicazione virale.
La sperimentazione punta a ridurre i costi
PharmaGREEN è stata sviluppata integrando le competenze biotecnologiche di diversi laboratori dell’ENEA. L’impianto consentirà di ottenere quantità di anticorpi sufficienti per valutarne le caratteristiche negli studi preclinici, una fase necessaria prima di eventuali ulteriori passaggi dello sviluppo terapeutico.
“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 Marcello Donini, responsabile ENEA del progetto PAN-HUB e ricercatore del Laboratorio Biotecnologie Green.
La produzione vegetale presenta alcuni vantaggi rispetto ai sistemi convenzionali basati su cellule animali. Secondo ENEA, richiede investimenti iniziali più contenuti e può ridurre i costi di produzione. Un altro elemento è la velocità: il processo consente di ottenere le molecole desiderate in circa tre settimane, accorciando i tempi necessari per sviluppare e produrre determinati biofarmaci.
Le piante possono inoltre permettere di realizzare molecole che non possono essere prodotte efficacemente in sistemi cellulari animali perché tossiche o letali per le cellule utilizzate. Si tratta di un’opportunità tecnologica che amplia le possibilità di ricerca, pur richiedendo verifiche specifiche per ciascun prodotto.
Il tabacco selvatico come laboratorio biologico
La specie utilizzata nell’impianto è la Nicotiana benthamiana, una pianta di tabacco selvatico che cresce rapidamente, è relativamente semplice da coltivare e non è destinata al consumo alimentare. Le sue cellule sono particolarmente adatte a ricevere materiale genetico introdotto dai ricercatori e a utilizzarlo per produrre le proteine di interesse.
Il processo richiede anche il controllo delle condizioni di coltivazione. I ricercatori ENEA hanno esaminato diversi parametri di illuminazione per individuare le condizioni più favorevoli alla produzione di anticorpi.
“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”, precisa Donini.
La possibilità di controllare la crescita e le condizioni ambientali rappresenta un elemento importante per rendere riproducibile il processo. L’obiettivo è ottenere una produzione affidabile, con quantità e caratteristiche delle molecole compatibili con le successive attività di ricerca.
Impianti modulari per le emergenze sanitarie
La prospettiva di sviluppo riguarda anche la dimensione degli impianti. Il modello sperimentato a Casaccia può essere adattato a strutture più grandi, grazie alla modularità, all’automazione e all’impiego di coltivazioni verticali in ambienti controllati, con sistemi idroponici disposti su più livelli.
“La validazione del nostro impianto conferma le potenzialità di PharmaGREEN rispetto alle piattaforme convenzionali”, afferma Donini. “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 contribuire a garantire una produzione più rapida di biofarmaci in caso di emergenze, limitando la dipendenza da impianti tradizionali più costosi. ENEA sottolinea inoltre che il processo descritto non richiede il ricorso a piante geneticamente modificate: l’introduzione delle istruzioni necessarie alla produzione avviene attraverso una procedura specifica di trasferimento genetico.
La capacità di aumentare la produzione resta un passaggio centrale per valutare il potenziale della tecnologia. I risultati ottenuti su scala pilota dovranno infatti sostenere le successive verifiche sulle quantità producibili, sulla riproducibilità del processo e sulle caratteristiche dei biofarmaci ottenuti.
Un sistema automatizzato trasferisce le istruzioni
All’interno di PharmaGREEN è stato messo a punto anche un sistema semi-automatizzato di agroinfiltrazione, sviluppato con il contributo dei ricercatori di robotica del dipartimento ENEA di Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili.
La tecnica utilizza il batterio del suolo Agrobacterium tumefaciens per trasferire alle cellule vegetali le istruzioni genetiche predisposte dai ricercatori. La pianta può così produrre la molecola richiesta senza che le cellule vegetali vengano danneggiate dal procedimento.
Dopo alcuni giorni si raccolgono le foglie e si procede alla purificazione degli anticorpi, seguendo un protocollo sviluppato dai ricercatori. L’integrazione tra biotecnologie, controllo della coltivazione e automazione punta a rendere il processo più efficiente e a preparare il passaggio verso impianti di maggiori dimensioni.
“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.
