Plantas transgénicas para producir fármacos contra la malaria

Desde tiempos remotos, la humanidad se ha valido de las plantas para tratar enfermedades. Un ejemplo es la planta Artemisia annua, utilizada desde hace más de 2.000 años en medicina tradicional china para tratar fiebres intermitentes. En la actualidad, la molécula de artemisinina, el principio activo sintetizado por los pelos microscópicos (tricomas) de esta planta, es el componente principal del tratamiento contra la malaria en todo el mundo. De hecho, la científica china Youyou Tu fue galardonada en 2015 con el Premio Nobel en Medicina por el descubrimiento de la artemisinina y su aplicación en terapias contra la malaria.

A pesar de la eficacia de la artemisinina contra la malaria y otras enfermedades causadas por parásitos y de su potencial como anti-tumoral, su utilización se enfrenta a un problema: el bajo contenido presente en la planta que lo produce y los altos costes de su síntesis química hacen que el fármaco sea escaso y de precio elevado.

Ahora, un equipo de investigación internacional liderado por investigadores del Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG) y de la empresa Sequentia Biotech S.L. ha logrado obtener, mediante ingeniería genética, plantas de Artemisia annua que producen hasta el doble de artemisinina.  En el trabajo, publicado en la revista The Plant Journal, se identifica un gen implicado en la formación de los tricomas de la planta y en la síntesis de terpenos, como la artemisinina. “Hemos descubierto que el gen AaMYB1 tiene una doble función: en la hoja promueve que se formen tricomas, y dentro del tricoma promueve la síntesis de artemisinina”, explica Soraya Pelaz, investigadora ICREA en el CRAG y autora senior del artículo. “Mediante la manipulación de este gen hemos logrado crecer plantas que contienen mucha más cantidad de artemisinina,” añade la investigadora. Sin perder de vista que el 90% de los casos y el 92% de los fallecimientos por malaria se producen en el África subsahariana, el hallazgo podría suponer un gran avance hacia la reducción de los costes de producción de tan necesario fármaco.

Hoja de Artemisia annua vista con el microscopio electrónico de barrido. Se observan claramente los tricoma glandulares (los más circulares) que producen la artemisinina. (Foto: CRAG)

Este estudio es un claro ejemplo de transferencia de conocimiento. Luis Matías-Hernández, primer autor del trabajo publicado ahora, empezó a estudiar la formación de tricomas en la planta modelo Arabidopsis thaliana cuando era investigador post-doctoral en el grupo del CRAG dirigido por Soraya Pelaz. El conocimiento adquirido le impulsó a pensar que se podría manipular la formación de tricomas en plantas con aplicaciones industriales. Desde hace dos años, y gracias a un contrato Torres Quevedo, Luis Matías-Hernández dirige una línea de investigación orientada a obtener plantas de Artemisia que produzcan grandes cantidades de artemisinina en la spin-out Sequentia Biotech, desde la cual sigue colaborando con el CRAG.

“Uno de los objetivos de Sequentia Biotech es producir artemisinina de la misma calidad pero a bajo coste. Nuestro propósito es abaratar su precio y hacerla accesible a todo el mundo en un futuro”,subraya Luis Matías-Hernández. “Queremos utilizar la Artemisia como una fábrica natural y de bajo coste de antimaláricos, y para ello estamos probando diferentes estrategias” añade el investigador.

Gracias a una colaboración con el investigador de la Universidad Linnaeus de Suecia Peter E Brodelius, los científicos identificaron el gen AaMYB1 entre el conjunto de genes expresados en los tricomas de Artemisia. En el CRAG, los investigadores crearon plantas transgénicas que sobre-expresaban este gen y comprobaron que éstas acumulaban cantidades mayores de artemisinina que las plantas no modificadas genéticamente.

Pero la investigación no se quedó aquí. Para confirmar el rol del gen AaMYB1 en la formación de los tricomas de las plantas, los investigadores buscaron genes similares en la planta modelo Arabidopsis thaliana, identificando el gen AtMYB61. Cuando el gen AtMYB61 fue sobre-expresado en la planta modelo, ésta también produjo una cantidad más elevada de tricomas en sus hojas, demostrando que estos genes tienen un papel clave en la formación de tricomas en especies que son evolutivamente distantes.  Soraya Pelaz explica que “además del papel que desempeña en Artemisia, la identificación de este gen también puede ser útil para otras plantas en cuyos tricomas se produzcan sustancias de interés”. Luis Matías-Hernández añade: “hay muchas plantas que producen sustancias de interés en sus tricomas, por ejemplo el mentol y el timol son terpenos producidos en los tricomas de la menta y del tomillo, respectivamente.” (Fuente: CRAG)