Convertir plantas en fábricas de medicamentos
Investigadores están desarrollando plantas modificadas genéticamente que pueden ser utilizadas como bio-fábricas farmacéuticas para producir medicamentos de bajo costo que se pueden ingerir.
Por KJ Lee 

El profesor David Craik, del Instituto de Biociencia Molecular de la Universidad de Queensland espera producir la próxima generación de productos farmacéuticos a partir de plantas modificadas genéticamente.  (Cortesía del Instituto de Biociencia Molecular de la Universidad de Queensland)

Puede que pronto llegue el día en que los pacientes tomen su medicamento para el corazón a través de semillas mezcladas con el cereal del desayuno o traten su cáncer con una taza diaria de té de hierbas. Esto no es palabrería de un vendedor de medicinas alternativas, es el objetivo de un par de bioquímicos que quieren proporcionar la próxima generación de fármacos a los pobres del mundo –desde fármacos contra el VIH hasta medicamentos contra el dolor crónico– produciéndolos en el campo, utilizando plantas modificadas genéticamente (GM) en lugar de fábricas.

Los bioquímicos David Craik ,de la Universidad de Queensland, y Marilyn Anderson, de la Universidad de La Trobe, han recibido el Premio de Investigación Biomédica Ramaciotti de Australia, de un valor aproximado de $700.000, para desarrollar la tecnología que convierta a las plantas en económicas bio-fábricas de medicamentos hechos de mini proteínas llamadas ciclótidos.

Como otras proteínas, los ciclótidos consisten en una cadena de aminoácidos, los bloques de construcción del cuerpo. Sin embargo, a diferencia de la mayoría de las proteínas, los extremos de un ciclótido se unen entre sí de modo que la molécula forma un círculo. El entrecruzamiento de enlaces de disulfuro refuerzan la estructura de la proteína. Esta estructura es la que permite a los ciclótidos combinar las mejores características de los fármacos de molécula pequeña, como el paracetamol (acetaminofeno), y fármacos de péptidos o proteínas más grandes, como la insulina.

Debido a su complejidad, los fármacos de péptidos pueden ser dirigidos con mayor precisión y causar menos efectos secundarios que los fármacos de moléculas pequeñas, pero esta misma complejidad hace que sean más difíciles de almacenar y administrar. A diferencia de los fármacos de molécula pequeña, los compuestos peptídicos normalmente deben ser inyectados, porque si fuesen administrados de forma oral, serían descompuestos en aminoácidos, igual que cualquier otra proteína ingerida, mucho antes de que puedan ser absorbidos y transportados a su destino. Sin la debilidad de tener sus cabos sueltos, los ciclótidos pueden resistir la degradación de nuestras enzimas digestivas, lo que les permite alcanzar sus objetivos intactos. "Creemos que los péptidos son el futuro de los medicamentos porque son más selectivos, más potentes y potencialmente más seguros, ya que cuando un péptido finalmente se rompe se descompone solo en aminoácidos, y los aminoácidos son, básicamente, alimentos", dice Craik.

Los ciclótidos fueron descubiertos por primera vez en la década de 1960, cuando Lorents Gran, médico de la Cruz Roja, observó que las mujeres del Congo bebían té hecho de una hierba local para acelerar el parto. El péptido kalata B1 fue rápidamente identificado como el ingrediente activo, pero los científicos no podían entender por qué la molécula no perdía su actividad después de haber sido hervida y bebida, hasta que Craik y sus colegas descubrieron su estructura cíclica en 1995.

Desde entonces se han encontrado cientos de ciclótidos en las plantas de todo el mundo, Craik cree que pueden haber hasta 50.000. Los científicos agrícolas ya han empezado a aplicar algunos de estos descubrimientos modificando genéticamente el algodón para expresar kalata B1, que como Craik y Anderson descubrieron, tiene fuertes propiedades insecticidas que protegen a los cultivos de las orugas sin usar pesticidas en forma de aerosol.

Sin embargo, los científicos no están limitados a ciclótidos naturales; Craik también ha desarrollado una técnica para generar una reacción química que une los extremos de los péptidos que de forma natural son lineales, dotándolos con las mismas propiedades de resistencia. Él ha utilizado la técnica para darle forma de anillo a un péptido del veneno del caracol cono para hacer un analgésico que es 120 veces más potente que la gabapentina, medicamento que se usa actualmente en ensayos con ratas.

Para poder producir suficiente cantidad de péptidos para realizar ensayos en humanos, Craik fue en busca de la experiencia de su colaborador Anderson en la tecnología de modificación genética para crear plantas que hicieran el trabajo por ellos, evitando los desechos químicos generados por la síntesis en el laboratorio. Sin embargo, con el empujón financiero obtenido del Premio Ramaciotti, los investigadores ahora apuntan aún más alto al diseñar plantas que producirán dosis controladas de medicamentos en forma comestible o bebible, incluso cuando sean cultivadas en el jardín comunitario de un pueblo remoto.

La idea no es tan descabellada. Las técnicas para modificar plantas genéticamente están bien establecidas, usando la bacteria del suelo Agrobacterium tumefaciens para transferir el ADN y producir grandes cantidades de proteínas – incluso anticuerpos contra el ébola se producen en plantas de tabaco modificadas genéticamente–. Usualmente, los científicos arman la construcción génica con promotores que solo encienden el gen en las partes de la planta que ellos quieran, por lo que es fácil orientar la producción de drogas a las semillas, tubérculos u otras partes designadas de la planta. Al enfocar a la expresión de los fármacos en las partes comestibles de la planta, Craik y Anderson esperan evitar la necesidad de extraer los ciclótidos; si fuera necesario, las plantas pueden simplemente hervirse para desactivar las otras proteínas.

En estos momentos el desafío técnico más importante es conseguir que las plantas modificadas genéticamente expresen de forma estable una dosis constante de las drogas para que los usuarios no reciban ni dosis insuficientes ni sobredosis. Inicialmente, el equipo tiene previsto seleccionar plantas que produzcan un nivel suficientemente alto de la droga y clonar estas plantas para su posterior estudio en invernaderos y determinar las mejores condiciones. El crecimiento en un ambiente controlado de un invernadero debe permitir a los productores obtener una dosis precisa de sus plantas, pero el proyecto también tiene como objetivo desarrollar kits de prueba baratos para determinar la cantidad de cualquier droga que se produzca en el campo, tales como varillas recubiertas con anticuerpos contra la droga. "Esto es relativamente fácil para proteínas", dice Craik.

Otro obstáculo importante es el de superar los temores acerca de la seguridad de las plantas y los alimentos genéticamente modificados. "Vamos a trabajar con la comunidad para explicar y demostrar por qué nuestras plantas serán seguras", dice Craik, señalando pruebas contundentes a favor de la tecnología de modificación genética. "Por lo menos 3.000 millones de comidas derivadas de plantas modificadas genéticamente han sido comidas por personas y animales en 29 países durante más de 15 años sin un solo caso confirmado de daños". Además, las plantas solamente serán accesibles al público una vez que las drogas que producen hayan sido aceptadas por los organismos reguladores, como la Administración de Alimentos y Fármacos de Estados Unidos.

Aunque Craik y Anderson tienen la esperanza de que las compañías farmacéuticas y los gobiernos ayudarán a desarrollar el trabajo, con los sistemas de producción de bajo costo y ecológicos como una importante estrategia de venta, su objetivo es hacer que sus plantas medicinales sean de manejo tan sencillo como sea posible para las comunidades pobres de todo el mundo. "Realmente creo que esto podría tener importantes ventajas para el mundo en desarrollo", Craik dijo a la Australian Broadcasting Corp. " Hoy en día la esperanza de vida de un varón en Tanzania es de 37 años, y eso es a causa del VIH/sida, y no es porque no tengamos buenos medicamentos para ello. Es solo que allí no los pueden pagar. Pero si pudiéramos, por ejemplo, poner un medicamento contra el VIH en una planta que pueda crecer en su patio trasero, hacer un té de la planta, en teoría, podría ser algo que podría revolucionar el tratamiento del VIH".

T. J. Higgins, un científico de la Organización Científica y de Investigación Industrial de la Mancomunidad en Australia (CSIRO, por sus siglas en inglés) que ha utilizado una tecnología similar para desarrollar un frijol resistente a las plagas para los agricultores de subsistencia de las comunidades subsaharianas, cree que es el momento adecuado para proyectos como el de Craik y Anderson. "En base a nuestra experiencia en el desarrollo de un frijol genéticamente modificado... la comunidad está lista para un producto modificado genéticamente que contribuya a su salud, siempre y cuando haya pasado todos los requisitos de seguridad", dice Higgins. 



Fuente:  scientificamerican.com