De nuevo Josefina Cano nos sorprende con un artículo de gran interés. Te invitamos a leerlo.

Usando cultivos de levadura, investigadores de la Universidad de Stanford (US), han logrado elaborar un medicamento no narcótico, supresor de la tos y con un posible uso en el tratamiento del cáncer. El medicamento se conoce como noscapina y se encuentra de forma natural en las semillas de la amapola. Para su logro, los investigadores usaron la bioingeniería y la biología sintética.

Los científicos insertaron 25 genes foráneos en la levadura, que es un hongo unicelular, para convertirla en una fábrica eficiente para la producción del medicamento. Conservaron varios genes propios de la planta, pero muchos otros venían de otras plantas e incluso de ratones. Todos los genes contenían recetas para la fabricación de enzimas, esas máquinas de proteínas que, haciendo un trabajo conjunto, pueden llegar a construir sustancias muy complejas, partiendo en su inicio de  materiales simples.
Los investigadores modificaron muchos de los genes, tanto de la planta como de los de la levadura y  de ratones, así como el medio de cultivo de la levadura, para lograr un mejor funcionamiento de todos los elementos. Fue así como lograron optimizar el rendimiento en la producción de la noscapina en una asombrosa proporción, varios miles de veces mayor, comparado con el obtenido cuando tan solo se insertan en la levadura los genes sin modificar.
"Esta es una tecnología que cambiará la forma cómo fabricamos medicamentos esenciales", dice Christina Smolke, profesora de bioingeniería en la US.
Un aumento adicional en el rendimiento será necesario para lograr una viabilidad comercial, anota ella, aunque esto se podrá conseguir cambiando los frascos de laboratorio por biorreactores a gran escala.
Un artículo describiendo la investigación se ha publicado on-line en la prestigiosa revista de ciencia PNAS. Otros miembros del equipo liderado por Smolke son Yanran Li, ahora profesora asistente de química y de ingeniería ambiental en la Universidad de California y la estudiante de posgrado Sijin Li, trabajando activamente en biología sintética.
Una promesa para el tratamiento del cáncer
Ya en 1930 se descubrieron las propiedades de la noscapina para suprimir la tos, aunque no fue sino hasta 1960 cuando se extendió su uso como medicamento con ese fin. Su uso se extendió por toda Asia, Europa y  Suramérica, al igual que en Canadá, Australia y Sudáfrica.
Ahora en ensayos preclínicos se ha demostrado que la noscapina puede ser un medicamento para ser usado en quimioterapia, con una toxicidad menor para las células normales que los tratamientos convencionales.
Pero la única fuente viable de la noscapina son las semillas de opio. Muchas toneladas de noscapina se extraen al año de la planta, que necesita un año para madurar. Así la noscapina no represente ningún peligro, el entorno ilícito del cultivo de la amapola requiere regulaciones para su control, con costos elevados. Las plantas solo pueden ser cultivadas de forma legal en zonas geográficas restringidas. La mitad de las plantas cultivadas para la extracción de la noscapina se encuentra en Australia y el resto se riega por la India, Francia, Turquía y Hungría, dando como resultado que las plantas estén sujetas a variaciones medio ambientales, de suelo y de nutrientes. Además, y no menos importante, la noscapina extraída de la planta lleva junto numerosas compañías moleculares nada deseables, narcóticos las más numerosas, que deben ser eliminadas.
La levadura que el grupo de Smolke usó en sus experimentos, puede producir, con la bioingeniería, cantidades sustanciales de noscapina en cosa de tres a cuatro días. Los investigadores lograron este resultado juntando tres vías en la biosíntesis que usa la noscapina, en una sola cepa de levadura.
Al inicio el rendimiento logrado en la obtención de la noscapina fue muy poco, dice Smolke. "Tradicionalmente hemos obtenido nuestras medicinas del mundo natural, en su mayoría de plantas. Pero las líneas de ensamblaje molecular de las plantas han evolucionado para optimizar la sobrevivencia de las plantas y no para llenar los recipientes que nosotros los humanos necesitamos para nuestras manipulaciones. Además, las estamos colocando en nuestra cepa de levadura, que es tierra extraña. Una célula de levadura y una de amapola tienen mucho en común, pero en algunos aspectos son tan diferentes como nuestro planeta lo es de Marte", reflexiona Smolke.
Cada enzima cataliza su repertorio limitado de reacciones químicas. Por eso, la síntesis de sustancias químicas complejas requiere una línea de ensamblaje completa, con diferentes enzimas trabajando en concierto una con otra, y de ser posible con cada enzima en la cadena de producción generando justo lo necesario de su producto intermediario para mantener a la siguiente ocupada. Como en la cinta transportadora en una fábrica, mucha o poca actividad pueden ocasionar problemas. Las enzimas necesitan suplementos de energía, y algunas de ellas requieren la asistencia de moléculas adicionales, que con seguridad abundan en el medio de donde vienen, no en una célula de levadura.
Soldados en Marte
"Es como si juntáramos dos docenas de soldados de distintas unidades y los enviáramos a Marte, diciéndole a cada uno de ellos: ahora no solo te estoy poniendo en Marte sino que quiero que hagas un trabajo serio ahí, y quiero que trabajes con estos otros soldados que no habías visto antes, en su mayoría extraños", dice Smolke. "Buena suerte con eso. Los hemos modificado para mantenerlos en forma en este planeta y para que se lleven bien con todos y hagan bien su trabajo, y le hemos dado un empujoncito a la levadura para ayudar a que las enzimas aprovechen al máximo los recursos, necesarios para lograr los mejores resultados".
Esto implica, entre otras cosas, la edición de genes de los ratones que dirigen la producción de la dopamina, un intermediario clave en la síntesis de la noscapina. Aún no está muy claro cómo se produce la dopamina en las plantas, pero, dada su importancia crucial en la química del sistema nervioso animal, en mamíferos sí que se han estudiado con intensidad las enzimas responsables de su producción.
Los investigadores editaron con la técnica CRISPR, de corta y pega, los genes insertados para que las enzimas codificadas por ellos pudieran trabajar de manera eficiente en las condiciones químicas extrañas de su nueva casa.
"Ya no estamos limitados a lo que la naturaleza puede hacer", dice Smolke. "Nos movemos hacia un tiempo en el que podemos tomar prestado de la naturaleza el proceso de manufactura de medicinas que ella utiliza  y, usando la ingeniería genética, construir fábricas vivas, en miniatura, que hagan lo que nosotros queremos".
Smolke ya se mueve en el camino para hacer realidad la comercialización de la noscapina producida en levadura. Un paso importante de la biología sintética.


Li Y., et al. Complete biosynthesis of noscapine and halogenated alkaloids in yeast. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018

Fuente: www.cienciacierta.com