La biología sintética se ha apuntado un nuevo éxito. Un equipo de la Universidad Stanford ha modificado una planta común de laboratorio (Nicotiana benthamiana) para que produzca una sustancia que puede emplearse para crear un potente medicamento contra el cáncer. El fármaco se obtenía originalmente de una planta del Himalaya que se halla en peligro de extinción. Gracias al nuevo trabajo, se podría asegurar un suministro abundante del antineoplásico y facilitar la tarea de los químicos, que tendrán la posibilidad de ajustar el compuesto para lograr las versiones más seguras y eficaces.
A lo largo de la historia, las personas han aprovechado numerosas plantas por sus propiedades medicinales. De hecho, en la actualidad los fabricantes de medicamentos obtienen la mitad de los nuevos fármacos a partir de ellas. Pero esa labor resulta más difícil cuando las plantas son de crecimiento lento y se hallan en peligro de extinción, como es el caso de Podophyllum hexandrum, una herbácea perenne del Himalaya. Esta especie constituyó la fuente original de la podofilotoxina, un compuesto citotóxico a partir del cual se crea un antineoplásico llamado etopósido. El medicamento se utiliza para tratar decenas de diferentes tipos de cáncer, del linfoma al cáncer de pulmón. Hoy en día, la podofilotoxina se obtiene principalmente de una especie americana del mismo género (Podophyllum peltatum), pero esta es también de crecimiento lento y solo produce pequeñas cantidades del compuesto.
Las plantas del género en cuestión producen podofilotoxina para defenderse de sus posibles atacantes. Sintetizan el compuesto a través de una serie de reacciones químicas. Pero como nunca se había elucidado la ruta sintética de la molécula, nadie sabía con exactitud qué genes intervenían en su formación. Lo que sí se sabía era que la podofilotoxina no siempre se hallaba presente en la planta. «La molécula solo se produce cuando la hoja sufre una herida», comenta Elizabeth Sattely, ingeniera química de Stanford que dirigió la investigación.
Conocer las enzimas responsables
Sattely y el doctorando Warren Lau razonaron que las enzimas (proteínas) que construían la podofilotoxina solo se formarían, asimismo, cuando la planta reaccionase ante una lesión. De modo que realizaron pequeñas punciones en las hojas de plantas sanas del Himalaya (tomadas de un vivero comercial) y las analizaron para ver qué nuevas proteínas aparecían alrededor del tejido dañado. Descubrieron 31 de ellas.
Para estrechar el círculo de los posibles candidatos que funcionarían como enzimas en la producción de podofilotoxina, se centraron en los miembros de cuatro clases que se sabía que intervenían en las reacciones químicas de interés. A continuación introdujeron genes de cada una de estas enzimas en bacterias que infectan Nicotiana benthamiana, un pariente del tabaco de crecimiento rápido que los biólogos vegetales suelen emplear como una suerte de rata de laboratorio. Las bacterias infectan fácilmente esta planta e insertan sus genes en los tejidos de esta. Sattely y Lau insertaron numerosas combinaciones de genes de las enzimas que pensaban que podrían producir el compuesto deseado. Finalmente identificaron un grupo de diez enzimas que permitían a la planta sintetizar una molécula llamada (-) – 4 ‘desmetil-epipodofilotoxina, un precursor directo del etopósido y un potente antineoplásico en sí mismo.
Con el tiempo, este trabajo podría permitir que las empresas fabricaran fármacos contra el cáncer de forma abundante y estable, y podría servir como punto de partida para el desarrollo de compuestos similares que podrían funcionar aún mejor.
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Fuente: Robert F. Service / Science