Entrevista a l’investigador Dr. Marçal Gallemí

El Dr. Marçal Gallemí Rovira ha obtingut una de les prestigioses beques Beatriu de Pinós de la Generalitat de Catalunya, concedida a través de l’Agència de Gestió d’Ajuts Universitaris i de Recerca – AGAUR, per dur a terme a IQS el projecte Rhamnoalga, un projecte que vol implementar noves aplicacions biotecnològiques de microalgues mitjançant l’enginyeria metabòlica i les tecnologies de biocatàlisi. Així, aquest projecte contribueix a una economia verda i sostenible, utilitzant recursos renovables per produir variants de ramnolípids purs, uns productes molt valuosos actualment en molts sectors industrials per la seva aplicació com a biosurfactants. L’escalat d’aquesta producció de ramnolípids es durà a terme a la planta pilot de bioprocessos que es troba al CTPTI d’IQS.

Parlem amb el Dr. Marçal Gallemí i el seu supervisor, el professor d’IQS, el Dr. Pau Leivar, de la seva incorporació al Grup de Química Biològica i Biotecnològica – GQBB   i del projecte que durà a terme.

Marçal, quina ha estat la teva trajectòria com a investigador? Sempre has fet recerca en el món de les plantes?

Doncs sí! Fa molt de temps que treballo amb plantes, és una manera sostenible d’aconseguir productes d’interès amb baix cost mediambiental. Vaig fer el doctorat en Biotecnologia al Centre de Recerca en Agrigenòmica – CRAG, un consorci entre el CSIC, la UB i la UAB, on vaig treballar amb Arabidopsis thaliana, una planta de la família de les brassiques, molt estesa i de gran interès en recerca. Es tracta d’una planta molt coneguda científicament, per ser molt fàcil de cultivar i proporcionar moltes llavors. A més, va ser la primera planta de la qual es va seqüenciar el seu genoma.

Seguint en la mateixa línia, vaig fer després dues estades postdoctorals, la primera a Viena, al GMI – Gregor Mendel Institute of Molecular Plant Biology, on vaig treballar en el difícil balanç entre sistemes de defensa contra patògens i creixement de la planta, sobretot basat en relació amb una hormona de creixement, els brassinoesteroids, que també és molt rellevant per a la planta en casos d’estrès. Després, vaig fer un segon postdoc més llarg a l’Institute of Science and Technology d’Austria – ISTA , on vaig treballar amb l’auxina, una altra hormona molt important pel desenvolupament de les plantes. Específicament jo em vaig enfocar en com aquesta hormona regula el creixement i l’elongació de teixits en la planta, modificant la paret cel·lular.

El meu treball havia estat en investigació molt bàsica, amb plantes model de laboratori sense aplicació concreta, i jo tenia moltes ganes d’utilitzar els meus coneixements i experiència per fer alguna ciència una mica més aplicada. Coneixia al Dr. Pau Leivar perquè ja havíem coincidit al CRAG, i coneixia la seva línia de recerca més aplicada a IQS, amb algues fotosintètiques i concretament amb la Chlamydomonas reinhardtii. Vàrem contactar, em va parlar de la recerca en biosurfactants i d’aquest projecte que començava per a la producció de ramnolipids a partir d’algues … I aquí estem!

Què són concretament els ramnolipids?

Marçal G. Es tracta d’uns productes formats per una part lipídica i per un sucre, amb moltes aplicacions d’interès: són biotensioactius que s’utilitzen, entre d’altres, per sistemes de bioremediació, o potencialment es poden utilitzar per estabilitzar nanopartícules i facilitar la seva funció de transport.

L’aplicació més clara actualment és la seva utilització com a tensioactius – biosurfactants. Són molt interessants perquè són biodegradables, al contrari que els surfactants que s’utilitzen de forma genèrica en el món industrial, per neteja d’equips per exemple. Produir-los químicament és molt costós: s’han de sintetitzar el lípid i el sucre per separat i després ajuntar-los.

Existeix actualment un procés d’obtenció industrial dels ramnolípids a partir del bacteri Pseudomona aeruginosa, però aquest té l’inconvenient de ser patogènic pels humans, especialment per persones immuno-deprimides, a l’hora que també produeix certes toxines. Tot això, obliga a treballar en laboratoris de tipus II durant la seva producció, per garantir l’absència de problemes de salut derivats de la seva producció, tant pels treballadors com pels consumidors, cosa que encareix molt el procés.

Pau L. Malgrat tot això, els surfactants són industrialment necessaris. Per tant, el seu mercat presenta un clar interès en aquest moment, mirant de substituir els actuals pels ramnolípids, més respectuosos amb el medi.

I aquí és on entra el vostre projecte.

Marçal G. Sí. El projecte es diu Rhamnoalga i té l’objectiu de produir uns biosurfactants – els ramnolípids – a partir d’algues. És una línia de recerca en la qual ja fa temps que treballen el Dr. Pau Leivar i el Dr. Antoni Planas al grup GQBB, a la qual em sumo ara jo amb aquest projecte. Es tracta d’aprofitar la capacitat que tenen les algues per produir glicolípids de forma natural, més segura i més ecològica. En aquest cas, treballem amb la microalga Chlamydomonas reinhardtii, que és una alga aqüífera molt fàcil de cultivar. Ja s’ha fet una prova de concepte per obtenir ramnolipids a partir d’aquesta alga, i ara es tracta de millorar el procés i escalar-lo.

“Amb el projecte Rhamnoalga volem produir biosurfactants a partir d’algues, de manera natural, segura i ecològica”

Com funciona la producció a base de microalgues?

Marçal G. Les microalgues són sens dubte una opció que permet produir moltes substàncies de manera molt més neta i natural, amb una minimització clara de residus generats, que, tot i en cas de produir-se, es poden eliminar de forma natural (les algues són considerades elements segurs en termes ambientals).

Pau L. En l’àmbit de recerca, les fem créixer al laboratori de forma controlada, amb condicions de creixement molt concretes i que permetin estudiar de forma estable la seva producció. De moment, tenim incubadors amb llum fotosintètica i les fem créixer en erlenmeyers. En algun moment passarem a escala de bioreactor.

En el cas concret de la producció industrial de biosurfactants, la dificultat de treballar amb una variant que és patogènica, com al Pseudomona aeruginosa que és la que actualment està implantada, provoca que a la indústria hi hagi molt d’interès per trobar o generar altres soques de microorganismes, on es pugui transferir la producció de ramnolípids. En aquest sentit, hi ha altres espècies de pseudomones, que no són patogèniques, i amb les que alguna empresa ja ha generat línies on han introduït metabolismes de ramnolípids per produir aquestes espècies.

Quina novetat aporta el vostre procés?

Marçal G. Des del GQBB volem donar una volta més i buscar un microorganisme que sigui fotosintètic i que, a diferència d’altres microorganismes, tingui aquesta capacitat d’absorbir el CO₂ i convertir-lo en biomassa i en altres productes d’interès. Aquest és un dels grans valors dels organismes fotosintètics: la font de carboni no és un sucre o un àcid orgànic, és el mateix CO₂ que s’incorpora al medi de cultiu, i requereix una font de llum (que pot ser natural) per activar la fotosíntesi, procés pel qual la cèl·lula transforma l’energia lumínica en energia bioquímica. Amb tot això, es redueix el cost del procés i la petjada de carboni.

“Des del GQBB volem anar més enllà i aconseguir un microorganisme fotosintètic capaç d’assimilar CO₂ i transformar-lo en biomassa o en productes d’interès”

Pau L. La prova de concepte es va realitzar a la tesi doctoral d’en Bernat Miró, on vàrem comprovar que, efectivament, les algues són capaces de produir els ramnolípids que desitgem. I ara, el projecte Rhamnoalga que lidera el Marçal té com a objectiu optimitzar aquesta producció i escalar-la per assolir el següent pas, que serà l’obtenció de ramnolípids a escala industrial.

Marçal G. És el moment, doncs, havent comprovat que el sistema d’obtenció del ramnolípid amb microalgues funciona, de passar a optimitzar, en primer lloc, el bioprocés (millorar les soques d’aquesta microalga per tal de millorar el rendiment de producció), escalar aquesta producció i fer-la rendible econòmicament.

“És el moment de millorar aquest procés que funciona, escalar-lo i fer-lo rendible”

Marçal, què representa per a tu haver aconseguit aquesta beca Beatriu de Pinós?

L’impacte d’aquesta beca és molt favorable, no puc estar més content! Es tracta d’una beca de tres anys i una de les millors beques a l’Estat, que em permetrà consolidar-me ja com a investigador, i de manera permanent. És el pas previ a ser investigador principal. Arribo en un moment de consolidació del projecte, amb unes bases establertes molt sòlides, amb una beca que em permet fer una investigació molt aplicada, com jo volia, i cobrint diferents etapes: la d’obtenció de les microalgues millorades genèticament, la millora del bioprocés d’obtenció del producte d’interès – en aquest cas el ramnolípid – i la producció del mateix en una escala mitjana/gran.

“Gràcies a la planta pilot de bioprocessos d’IQS, tenim l’oportunitat d’escalar aquesta producció de ramnolípids a partir de microalgues”

Per això, gràcies a aquest postdoc, i a IQS que disposa de la planta pilot de bioprocessos, tinc l’oportunitat de posar a punt l’escalat d’aquesta producció de ramnolípids, que representa un gran valor afegit a la meva formació. Aquesta beca Beatriu de Pinós, i aquest projecte en concret, em donen una visió molt ampla, des de formació acadèmica i supervisió a estudiants, fins a fer recerca amb l’oportunitat d’implicar-me en aquest projecte amb potencial per a la transferència de tecnologia. Canviaré la meva línia d’investigació bàsica a un altra molt més aplicada, tal com desitjava, i això em fa molt content.

Finalment, Pau, què representa la incorporació d’en Marçal al GQBB?

Estem molt contents de la seva incorporació al nostre grup, al Laboratori de Bioquímica i a la unitat de Biotecnologia amb microalgues. Un investigador com el Marçal, amb la seva trajectòria i la seva experiència, serà un gran impuls per al projecte i per la recerca del grup. Té una gran capacitat de transformar el seu entorn, amb aportacions i discussions de temes clau. A més, amb la seva manera de “viure la ciència”, segur que repercutirà molt positivament en els altres investigadors i estudiants.

Aquesta seria l’aportació del Marçal a IQS, però també hem de considerar que ha aconseguit una beca Beatriu de Pinós, un contracte altament competitiu que té com a finalitat incorporar els investigadors al sistema de recerca català. Per tant, l’investigador pot consolidar la seva trajectòria de recerca i professional de manera molt sinèrgica: el Marçal ha de guanyar molta experiència en recerca orientada, però també en docència i en transferència de tecnologia, i ha de sortir enfortit de tota aquesta experiència.