Muchos medicamentos de uso común todavía se derivan de las plantas. La escopolamina, utilizada para el mareo por movimiento y para tratar las náuseas posquirúrgicas, está hecha de plantas de la familia de las solanáceas. La digoxina, un medicamento para el corazón, proviene de la planta dedalera. La codeína y otros analgésicos opioides se derivan de las adormideras.
Pero las plantas utilizadas para fabricar medicamentos a veces están en peligro o son caras. Una temporada de crecimiento deficiente o la inestabilidad geopolítica en la región donde se cultiva una planta podría causar una disminución en el suministro de medicamentos.
Ahora, un científico de Stanford ha descubierto cómo aislar la "fábrica" molecular dentro de una planta en peligro de extinción y ensamblarla dentro de otra planta más ampliamente disponible.
"Esto fue un desafío, porque las plantas son bastante complicadas", dice Elizabeth Sattely, profesora de ingeniería química. “Son bastante difíciles de trabajar. Sus genomas son muy complicados ".
Sattely y su equipo trabajaron con una planta del Himalaya llamada mayapple, que produce precursores de un medicamento de quimioterapia de uso común llamado etopósido. El etopósido se usa para tratar una variedad de cánceres, incluyendo linfoma, cáncer de pulmón, cáncer testicular y algunos tipos de leucemia y cáncer cerebral. Está en la lista de medicamentos esenciales de la Organización Mundial de la Salud, medicamentos considerados cruciales para el funcionamiento del sistema médico. Pero mayapple está creciendo lentamente, y la oferta ha estado en declive durante años debido a la alta demanda.
Se dio cuenta de que la línea de ensamblaje químico de mayapple se pone en marcha en respuesta a la lesión de sus hojas. Una vez que se produce esta lesión, la planta comienza a producir una serie de proteínas. Algunas de estas proteínas finalmente producen el precursor del etopósido. Pero la gran pregunta era qué proteínas. Hubo más de 30 presentes, pero no todos participaron en la fabricación del precursor.
"Lo que fue crucial aquí fue realmente reducir nuestra lista de candidatos", dice Sattely.
Ella y su equipo probaron varias combinaciones de proteínas hasta que descubrieron cuáles constituían la línea de ensamblaje. Luego, colocaron los genes que hicieron estas 10 proteínas en una planta diferente. La planta que eligieron fue Nicotiana benthamiana, un pariente silvestre del tabaco, elegida porque está ampliamente disponible y es fácil de cultivar en un laboratorio. La planta de Nicotiana comenzó a producir el precursor del etopósido, al igual que la manzana. Sattely y su estudiante de posgrado, Warren Lau, publicaron su descubrimiento en la revista Science .
"Esta es una muy buena prueba de concepto", dice Sattely.
Sattely espera finalmente que los microbios, como la levadura, produzcan las mismas moléculas, omitiendo las plantas por completo. Si tiene éxito, se unirá a varios científicos que han descubierto cómo convertir los microorganismos en fábricas productoras de drogas. Esta semana, los científicos alemanes anunciaron que habían hecho que la levadura genéticamente modificada produjera THC, el compuesto de la marihuana que produce el "alto" y puede ayudar a tratar los efectos secundarios de la quimioterapia y otras enfermedades. El mes pasado, los investigadores de Stanford publicaron resultados que mostraban cómo habían hecho que la levadura produjera hidrocodona, un analgésico opioide similar a la morfina. El avance tiene el potencial de hacer que tales medicamentos sean más baratos y accesibles. En 2013, los ingenieros químicos de Berkeley indujeron a la levadura genéticamente modificada a producir medicamentos contra la malaria.
Hacer medicamentos con levadura es aún más simple y menos costoso que usar plantas de laboratorio comunes. Los suministros son increíblemente baratos y fáciles de producir, ocupan poco espacio o cuidado especial, y pueden manipularse sin cesar.
"La promesa del campo de la biología sintética es que puedes hacer que las células fabriquen o hagan lo que quieras", dice Sattely.
Pero todavía hay mucho que aprender de las plantas y los químicos que producen. A medida que se entienden mejor las vías de producción molecular de las plantas, los científicos pueden aprender a manipularlas, produciendo potencialmente mejores medicamentos con menos efectos secundarios.
"Las plantas son algunas de las mejores fábricas moleculares de la naturaleza", dice Sattely. "Tenemos mucho que aprender sobre estas moléculas que son tan importantes para la salud humana y también para la salud de las plantas".
