Hacia una leche sin vacas: logran producir caseína funcional en bacterias

Un equipo científico ha logrado que bacterias produzcan caseína funcional, la proteína clave de la leche, sin necesidad de vacas. Este avance podría revolucionar la industria láctea y acelerar el camino hacia alimentos verdaderamente sostenibles, como el yogur y el queso veganos. Pero sus aplicaciones van más allá.

Por Enrique Coperías

Científicos han logrado producir caseína funcional en bacterias, con propiedades casi idénticas a la de la leche animal. El hallazgo abre la puerta a una leche sin vacas, elaborada por fermentación, con menor impacto ambiental y adatada para su consumo en el mundo vegano. Foto: Debby Hudson

En un laboratorio danés, una cepa de Escherichia coli, esa misma bacteria que ha sido el caballo de batalla de la biotecnología durante décadas, ha aprendido un nuevo truco.

No se trata de producir insulina ni enzimas industriales, sino algo mucho más mundano —y a la vez revolucionario—: producir caseína, la proteína principal de la leche, con propiedades casi idénticas a las de origen animal. Un logro técnico que podría cambiar las reglas del juego para la industria láctea.

Publicado en la revista Trends in Biotechnology, el estudio liderado por investigadores del Instituto Nacional de Alimentación de Dinamarca y la Universidad Tecnológica de Chalmers , en Suecia, representa un paso de gigante en la carrera por fabricar leche sin animales. No una alternativa vegetal ni una bebida blanca más en el lineal del supermercado, sino leche de verdad —o casi—, fermentada con precisión en biorreactores, sin necesidad de una sola vaca.

¿Qué es la caseína y por qué es tan difícil replicarla?

Lejos de ser un simple ingrediente más, la caseína es la columna vertebral de la leche. No solo aporta proteínas: forma micelas, pequeñas estructuras esféricas que transportan calcio y fosfatos, que dan textura al queso, cuerpo al yogur y funcionalidad a una vasta gama de alimentos.

El problema es que producirla fuera del animal ha sido históricamente un desafío. Y no por la secuencia genética —eso es relativamente sencillo—, sino por su modificación bioquímica clave: la fosforilación.

Esta modificación postraduccional, en la que grupos fosfato se unen a ciertos aminoácidos —especialmente a la serina—, es esencial para que la caseína funcione. Sin ella, no se unen bien al calcio ni forman micelas. Se trata de un nivel de sofisticación que las bacterias no dominan naturalmente. Hasta ahora.

El gran logro: bacterias que producen caseína fosforilada funcional

El equipo de Suvasini Balasubramanian, Ivan Mijakovic y Peter Ruhdal Jensen, del Instituto Nacional de Alimentación de Dinamarca, partió de una idea: si la Escherichia coli es incapaz de fosforilar proteínas como lo hacen las glándulas mamarias de las vacas, ¿por qué no dotarla de las herramientas oportunas para que efectúe dicha fosforilazión?

La clave de la estrategia estuvo en coexpresar genes de dos quinasas bacterianas, la PrkD y la YabT, procedentes de otra bacteria, la Bacillus subtilis. Estas enzimas sí pueden fosforilar proteínas y, sorprendentemente, lo hacen con un patrón muy similar al natural en la caseína bovina.

Mediante una serie de pruebas, los investigadores comprobaron que la caseína producida en bacterias y fosforilada por estas quinasas no solo era químicamente similar a la original, sino que también se comportaba como tal: se unía al calcio, resistía la digestión gástrica y mostraba estructuras que emulaban a las de la proteína láctea auténtica.

Alternativa sin enzimas: caseína fosfomimética

Pero eso no fue todo. Paralelamente, Balasubramanian, Jensen, Mijakovic y sus colegas exploraron una vía alternativa: en lugar de intentar fosforilar la caseína, ¿por qué no simular que lo está?

Para conseguir este objetivo, reemplazaron los residuos de serina —el blanco habitual de la fosforilación— por ácido aspártico, un aminoácido con carga negativa que puede engañar al sistema y mimetizar el efecto del fosfato. A esta variante se la conoce como caseína fosfomimética.

La sorpresa fue por partida doble: no solo esta proteína también se unía al calcio, sino que lo hacía incluso mejor que la fosforilada en algunos casos. Una señal alentadora de que podrían diseñarse proteínas funcionales sin necesidad de complicadas modificaciones enzimáticas.

Por qué esto puede transformar el futuro de los lácteos

A un profano en la materia puede resultarle extraño tanto esfuerzo en una proteína láctea que ya se obtiene por millones de toneladas al año. Pero hay que tener presente que el modelo actual de producción tiene un coste ambiental insostenible. La producción lechera contribuye de forma importante a las emisiones de gases de efecto invernadero, consume grandes cantidades de agua y tierra y plantea dilemas éticos vinculados al bienestar animal.

En paralelo, el consumo de proteínas lácteas sigue aumentando, empujado por la demanda en países emergentes y el auge de productos funcionales y deportivos. El mercado global de la caseína superó los 2.700 millones de dólares en 2023 y podría acercarse a los 5.000 millones en 2033.

En ese contexto, poder producir caseína sin animales representa una disrupción comparable a lo que fue el desarrollo de la insulina recombinante en los años 80. Varias startups de Silicon Valley y Europa, como Perfect Day, están ya comercializando suero lácteo obtenido por fermentación de precisión.

Pero la caseína se había resistido. Este nuevo estudio cambia el panorama.

¿Cómo se fabricó la caseína?

El proceso fue todo menos trivial. Primero, los investigadores insertaron el gen de la αs1-caseína bovina en E. coli, junto con los genes de las dos quinasas bacterianas —PrkD y YabT—. A través de técnicas de biología sintética y cultivo en biorreactores, lograron expresar y purificar la proteína.

El siguiente paso fue comprobar que realmente estaba fosforilada. Para ello, utilizaron técnicas avanzadas, como la electroforesis en gel bidimensional y espectrometría de masas. Los resultados fueron claros: los residuos de serina relevantes estaban modificados de forma específica, y el patrón coincidía con el de la proteína natural.

Pero más allá de la química, lo importante era la funcionalidad. Usando ensayos de unión al calcio, digestibilidad enzimática simulada y espectroscopía de fluorescencia, los investigadores demostraron que la caseína recombinante no solo tenía la forma adecuada, sino que funcionaba como la original.

El nuevo avance permitirá fabricar quesos veganos realistas, capaces de fundirse y estirarse como los hechos con leche animal. Foto: Adrian Maximiliano Arellano

El futuro en clave láctea (pero sin animales)

Aunque los resultados son prometedores, el camino hacia una leche completamente libre de vacas aún tiene obstáculos. Uno de ellos es la formación de micelas estables, que no fue evaluada en profundidad en este trabajo. Recordemos que las micelas son estructuras esféricas formadas por las caseínas (proteínas de la leche) cuando se agrupan en presencia de calcio y fosfato. Actúan como pequeños vehículos moleculares que:

✅ Transportan y estabilizan minerales como el calcio.

✅ Permiten la textura y coagulación de productos lácteos como el queso y el yogur.

✅ Ayudan a que la leche sea estable y digestible.

Otro escollo es la escala de producción: pasar del laboratorio al tanque de fermentación industrial implica retos técnicos y económicos importantes.

No obstante, los autores apuntan a que hay precedentes alentadores. La Escherichia coli puede alcanzar producciones de hasta 10 gramos por litro en fermentaciones de alta densidad, y otros microorganismos, como levaduras y el Bacillus, podrían ofrecer ventajas adicionales, especialmente en cuanto a secreción y purificación de proteínas.

Desde el punto de vista regulatorio, aún habrá que demostrar que estas proteínas son seguras y nutricionalmente equivalentes a las naturales, pero varios países, incluido Estados Unidos, ya han aprobado proteínas lácteas recombinantes para el consumo humano.

Implicaciones industriales

Este nuevo método podría aplicarse al sector lácteo para, por ejemplo, la producción de:

✅ Quesos veganos realistas (capaces de fundir y estirar).

✅ Yogures fermentados sin lácteos.

✅ Suplementos nutricionales y deportivos con proteína de alta biodisponibilidad.

Pero la cosa no se restringe al sector de la alimentación. En efecto, si las bacterias pueden ser programadas para fosforilar proteínas de forma precisa, se abren nuevas oportunidades en campos como los biomedicamentos, la cosmética y la ingeniería de tejidos. La fosforilación es una modificación crítica en miles de proteínas humanas, y recrearla in vitro sigue siendo un reto en muchos casos.

Por ahora, los investigadores celebran haber cruzado una frontera científica largamente perseguida. La próxima generación de quesos, yogures y batidos podría estar más cerca de los fermentadores que de las praderas o los establos.▪️

• Fuente: Balasubramanian, Suvasini et al. Production of phosphorylated and functional αs1-casein in Escherichia coli. Trends in Biotechnology (2025). DOI: 10.1016/j.tibtech.2025.05.015