Los científicos descubren cómo salvan vidas los tejos
Se desvela la ruta biosintética completa de uno de los quimioterápicos más eficaces del mundo
Investigadores del Instituto Max Planck de Fisiología Molecular Vegetal desentrañan la vía biosintética del paclitaxel en plantas de tejo, uno de los quimioterapéuticos más utilizados con éxito para el tratamiento del cáncer. Este descubrimiento podría facilitar la producción de esta molécula tan compleja que actualmente se produce con grandes esfuerzos y elevados costes.
La compleja estructura química del quimioterapéutico paclitaxel. La geometría de todos los sistemas de anillos y grupos laterales es esencial para su función terapéutica. Reproducir esta estructura tridimensional sin la ayuda de enzimas es muy difícil.
Youjun Zhang MPI-MP
El paclitaxel ayuda a combatir el cáncer y se fabrica a partir del tejo
El cáncer en todas sus formas sigue siendo una de las enfermedades más comunes y muy difíciles de tratar. Parte de la terapia moderna contra el cáncer es el uso de sustancias químicas tóxicas, llamadas quimioterapéuticos, que matan el tumor. Por desgracia, estas sustancias químicas suelen ser muy complejas, difíciles de obtener y, por tanto, caras. El paclitaxel, un quimioterapéutico de gran éxito, se conoce como Taxol®. Se trata de un remedio vegetal natural derivado del tejo. Como hay que extraer 10.000 kg de agujas de tejo para obtener una dosis de 2 g para el tratamiento de un solo paciente, se buscan desesperadamente otros métodos de producción para que este fármaco sea más accesible a las personas que lo necesitan. La síntesis artificial de paclitaxel en el laboratorio es posible, pero debido a su complicada estructura química, requiere muchos pasos complejos y, por tanto, es aún más cara que extraerlo de camiones cargados de agujas y corteza.
Las enzimas permiten a las plantas construir moléculas complejas
La planta del tejo produce esta compleja sustancia química mediante enzimas. Estas enzimas son herramientas que facilitan esta larga cadena de reacciones químicas que conducen a la molécula final de paclitaxel. Es gratuita, pero la planta sólo produce cantidades ínfimas de este compuesto. Una forma habitual de acelerar la producción del fármaco en estos casos sería copiar el código genético de estas enzimas y trasladarlo a otro organismo, una bacteria por ejemplo, o a una planta que se pueda cultivar fácilmente en grandes cantidades y de la que se pueda extraer entonces el fármaco con facilidad y en mayores cantidades que de las agujas de tejo. Este método se utiliza, por ejemplo, para producir insulina. Sin embargo, para ello, los científicos necesitan conocer todas las enzimas y su código genético para copiar el proceso en cuestión. En el caso de la biosíntesis del paclitaxel, se desconocían muchas enzimas y productos intermedios.
Los eslabones que faltan en la cadena son como agujas en un pajar
Youjun Zhang y sus colegas del Instituto Max Planck de Fisiología Molecular de Plantas han podido identificar todos los pasos que faltaban para producir paclitaxel en las plantas. Analizaron los datos de doce experimentos que incluían datos de varios diez mil genes en plantas de tejo para encontrar secuencias de enzimas que se produjeran en cantidades similares a las de las otras pocas enzimas que ya se sabía que participaban en la vía del paclitaxel. Utilizando sofisticados análisis químicos y herramientas de biología molecular, lograron reproducir toda la ruta biosintética de las plantas de tejo y copiar todas las enzimas en el pariente australiano del tabaco Nicotiana benthamiana. Estas plantas transgénicas de Nicotiana produjeron cantidades de paclitaxel similares a las del tejo. Los investigadores también intentaron copiar la vía del paclitaxel en bacterias, pero descubrieron que algunas de las enzimas no funcionaban en las células bacterianas.
"Puede que tenga que ver con la ubicación de las enzimas dentro de las células vegetales. En las plantas, la mayoría de las enzimas implicadas en la biosíntesis del paclitaxel están fijadas a una membrana específica. De este modo, se encuentran muy próximas entre sí, formando potencialmente una cadena de transporte en la que cada enzima toma el producto de la anterior y lo modifica un poco más hasta que al final se libera el paclitaxel definitivo. Como las bacterias tienen membranas diferentes a las de las plantas, es posible que las enzimas no se encuentren". afirma Youjun Zhang, autor principal del estudio.
El hecho de que ahora se desvele toda la ruta biosintética de uno de los quimioterapéuticos más exitosos del mundo encierra el potencial de encontrar formas de acelerar la producción de paclitaxel. Alisdair Fernie, jefe del grupo de investigación, cree que "el descubrimiento de la vía completa de biosíntesis del paclitaxel abre la puerta a la investigación aplicada para optimizar su producción y parece probable que sea posible ajustar el proceso para que funcione también en bacterias, lo que permitiría una producción a gran escala". Hasta entonces, las líneas de Nicotiana bethamiana que hemos creado pueden utilizarse para optimizar el sistema y aumentar el rendimiento de las líneas de producción existentes que utilizan cultivos de tejidos vegetales."
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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