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En Cierta Ciencia, de la mano de la genetista Josefina Cano nos acercamos, cada quince días, al trabajo de muchos investigadores que están poniendo todo su empeño en desenredar la madeja de esa complejidad que nos ha convertido en los únicos animales que pueden y deben manejar a la naturaleza para beneficio mutuo. Hablamos de historias de la biología.

Biología Sintética para la producción de medicamentos.

Biología sintética y medicamentos - Cierta cienciaq Podcast - CienciaEs.com

A lo largo de la historia de la humanidad, las plantas han sido una fuente inagotable para la producción de medicamentos. Aún ahora los farmaceutas extraen casi la mitad de sus drogas de las plantas. Pero esa tarea se complica cuando las plantas son de crecimiento lento o se encuentran protegidas porque existe el peligro de que desaparezcan. Es el caso de una planta muy frondosa y que produce una sustancia que se ha mostrado fundamental en la fabricación de drogas para el tratamiento del cáncer.

La sustancia se llama podoxifilina y es fabricada por una planta llamada mayaple del Himalaya, que por diversas razones se encuentra al borde de la extinción, amenazando la fuente de la podoxifilina; la biología sintética le salió al camino al problema y se anotó una victoria más es su ascendente camino a utilizar las herramientas actuales de la biología para suplir carencias de la naturaleza.

En un estudio reciente realizado por investigadores de la universidad de Stanford y publicado en Science, utilizando la ingeniería genética, se usó una planta pariente del tabaco, Nicotiana benthamiana (la niña mimada de los botánicos experimentales) para que produjera cantidades enormes de la podoxifilina. Esta sustancia es el punto de partida para la creación de una droga anticancerígena que ha estado en el mercado en los Estados Unidos desde 1983 y se usa para tratar docenas de tipos de cáncer, desde linfomas a cáncer de pulmón.

El mayaple secreta la podoxifilina para defenderse de los predadores. Para hacerlo, la planta utiliza un sistema de paso a paso en una serie de síntesis química. Pero es un proceso complejo y que no se ha estudiado con detenimiento; no se conoce con precisión cuáles genes están involucrados en el ensamblaje final de la toxina. Lo que los investigadores sí sabían es que la podoxifilina no está presente siempre en la planta. “Sólo cuando alguna hoja sufre una herida la molécula se fabrica”, dice Elizabeth Sattely, ingeniera química de la universidad de Stanford, y directora del proyecto.

Siguiendo el razonamiento de que la planta sólo fabrica la proteína cuando se siente agredida, los investigadores realizaron pequeñas punciones en las hojas de la planta, probando antes y después cuáles proteínas nuevas aparecían alrededor del tejido dañado. Descubrieron 31, que fueron clasificadas por categorías de acuerdo a sus posibles funciones.

Sattely y un estudiante suyo, Warren Lau, redujeron las probables candidatas para la producción de la podoxifilin a cuatro clases de enzimas que podrían realizar las funciones químicas adecuadas. Luego de tener los genes correspondientes, cortaron cada uno de ellos y los colocaron en bacterias que infectan la Nicotiana benthamiana, que con su rápido crecimiento es una suerte de laboratorio, equivalente a los ratones usados en experimentos animales. La bacteria infectó de forma rápida al tabaco insertando los genes que los científicos estaban probando. Sattely y Lau insertaron numerosas combinaciones de genes para las enzimas que pensaban eran necesarias para producir el compuesto deseado. Encontraron un grupo de diez enzimas, que ensamblan un potente precursor de una droga con una gran capacidad anticancerígena, conocida en el combate al cáncer como Etoposide pero al mismo tiempo un compuesto con gran capacidad antitumoral por él mismo.

Los resultados de este trabajo prometen la producción continua, abundante y estable de una molécula que permitirá que las compañías que fabrican drogas para combatir el cáncer no se vean de manos atadas por tener que estar a la merced de un producto extraído de una planta sujeta a los avatares de la naturaleza. Además en el futuro se podrá encontrar compuestos similares que podrán trabajar aún mejor.

“Muchas drogas extraídas de las plantas se encuentran en bajas cantidades en la naturaleza y son difíciles de hacer en el laboratorio” dice Sattely. “Copiar la forma cómo la naturaleza hace esas moléculas es una alternativa prometedora pero para hacerlo necesitamos encontrar los genes. Esto puede ser un desafío enorme porque los genes de las plantas pueden ser muy grandes y difíciles de ubicar”, añade Sattely.

El equipo de Sattely ya tiene identificados con precisión seis genes de la planta del mayaple. Estos, junto con otros cuatro conocidos con anterioridad pueden ser usados tanto en la planta modificada del tabaco como en otros organismos de muy fácil crecimiento como las levaduras. En ambos casos se dan condiciones excelentes para producir la droga de forma controlada y segura. Otros investigadores, también de Stanford, informaron de un método para producir analgésicos tipo opioides, usando levaduras que habían sido modificadas por la ingeniería genética, biología sintética, y ya no tener que recurrir a las plantaciones de amapola.

“El producir drogas derivadas de plantas en levaduras o plantas de fácil crecimiento será en muchos casos una forma más eficiente de hacer esas drogas. Eso es lo que se está haciendo por estos días con la artemisina, una droga anti malaria extraída del ajenjo dulce, y es probable que también sea la manera en que fabriquemos la morfina en el futuro”, finaliza Sattely.


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