Una nueva y económica técnica para producir en masa el ingrediente principal en el tratamiento más eficaz para la malaria, la artemisinina, podría ayudar a satisfacer la demanda mundial de la droga, según un estudio que será publicado en la revista eLife.
La artemisinina es producida en bajos rendimientos por una hierba llamada Artemisia annua (A. annua), también conocida como ajenjo dulce. Los investigadores del Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas, han descubierto una nueva manera de producir ácido artemisínico (la molécula de la que deriva la artemisinina) con altos rendimientos. Su método involucra la transferencia de su vía metabólica (la serie de pasos bioquímicos implicados en su producción) a partir de Artemisia annua hacia el tabaco, un cultivo de alta biomasa.
«La malaria es una enfermedad tropical devastadora que mata a casi medio millón de personas cada año», dice un autor del estudio, Ralph Bock, Director del Departamento de Biología de Orgánelos, Biotecnología y Ecofisiología Molecular.
«En el futuro previsible, la artemisinina será el arma más poderosa en la batalla contra la malaria, pero, debido a su extracción a partir de plantas de bajo rendimiento, es actualmente demasiado cara para ser ampliamente accesible a los pacientes en los países más pobres. La producción de ácido artemisínico en cultivos como el tabaco, que produce grandes cantidades de biomasa foliar, podría proporcionar una fuente sostenible y de bajo costo de la droga, por lo que sería más fácilmente disponible para aquellos que más lo necesitan».
El equipo ha nombrado este enfoque para producir más ácido artemisínico como COSTREL («supertransformación combinatoria de líneas transplastómicas receptoras»). El primer paso en su proceso fue transferir los genes de las enzimas básicas de la ruta metabólica del ácido artemisínico hacia el genoma del cloroplasto de plantas de tabaco, generando lo que se conoce como plantas transplastómicas.
El equipo utilizó su mejor línea de plantas transplastómicas de tabaco para introducir un conjunto adicional de genes en su genoma nuclear – produciendo así líneas de plantas COSTREL. Estos genes restantes codifican factores que aumentan la síntesis (o generación) del ácido en maneras que aún son en gran medida desconocidas.
«Si bien la ruta del ácido artemisínico en A. annua se limita a los pelos glandulares en la planta, dando lugar a bajos rendimientos de la artemisinina, nuestras líneas de tabaco COSTREL la producen en sus cloroplastos y por tanto en la hoja entera», dice la autora principal e investigadora postdoctoral Paulina Fuentes.
«Hemos generado más de 600 líneas de plantas de tabaco modificadas que albergan diferentes combinaciones de estos genes adicionales, y las analizamos en términos de las cantidades de compuesto artemisínico que adquirieron. De este modo podríamos identificar aquellas que generan niveles sin precedentes de 120 miligramos (por kilogramo) de ácido artemisínico en sus hojas, que se puede convertir fácilmente en artemisinina a través de reacciones químicas simples”.
Aunque serán necesarios nuevos aumentos en estos niveles de producción si se pretende cubrir la demanda mundial de artemisinina, el estudio sienta las bases para la producción mucho más barata de esta terapia de salvamento en un cultivo de alta biomasa, en contraste con una sola planta medicinal.
También proporciona una nueva herramienta para modificar muchas otras vías complejas, con el potencial de aumentar la producción de otros ingredientes terapéuticos importantes.