Con recopilación de datos y la IA, científicos apuntan a las biofábricas verdes de medicamentos

Científicos del John Innes Centre, Parque de Investigación de Norwich, en Reino Unido están desarrollando una línea de investigación para aprovechar la capacidad natural de las plantas de transformar luz solar en compuestos farmacéuticos, creando una alternativa sostenible y renovable a los procesos químicos tradicionales. Esta nueva alternativa desarrollada es posible gracias a los avances en la recopilación de datos genómicos, la IA y la biotecnología.

Esta innovadora línea de investigación abre el camino hacia “biofábricas verdes” capaces de producir medicamentos y coadyuvantes directamente a partir de la fotosíntesis. En este caso, investigaron los triterpenos, que tienen funciones importantes en las plantas, defendiéndolas contra plagas y patógenos, moldeando el microbioma de la raíz e influyendo en la calidad de los cultivos.

Los investigadores detallaron, en un trabajo publicado en Nature Chemical Biology, que los triterpenos constituyen el grupo más numeroso y estructuralmente complejo de productos naturales de las plantas y son una rica fuente de moléculas bioactivas con considerable interés médico y comercial. Entre los ejemplos incluyen el adyuvante de vacunas QS-21 producido por la Quillaja saponaria chilena, el compuesto antiinflamatorio escina del castaño de Indias y los insecticidas amigables con las abejas producidos por el árbol de Neem.

Aseguran que todos los triterpenos comienzan con la misma molécula química inicial y se diversifican debido a la acción de enzimas llamadas oxidosqualeno ciclasas (OSC), que dan forma y pliegan la molécula original en un proceso similar al origami químico. En este estudio, el grupo de Osbourn se propuso rastrear estas enzimas, de las cuales solo una pequeña fracción ha sido estudiada en acción.

Analizaron sistemáticamente las secuencias del genoma de 599 plantas que representan casi 400 especies —disponibles como registros electrónicos— en busca de genes que codifiquen OSC. De las 1400 secuencias de genes OSC inicialmente localizadas e identificadas, seleccionaron 20 para su validación funcional.

Estos 20 genes fueron sintetizados utilizando técnicas de biología molecular y luego transferidos a un pariente silvestre del tabaco cultivado, lo que forma un sistema de expresión transitoria de alto rendimiento basado en plantas, desarrollado inicialmente por el Centro John Innes y ahora comercializado por socios.

Al analizar los productos de estos genes y enzimas, el equipo:

-Descubrieron compuestos químicos completamente nuevos que podrían utilizarse como candidatos a fármacos.

-Se reunieron estructuras triterpénicas “huérfanas” (aquellas cuya existencia se conocía pero de las cuales no se conocían los ejemplos de OSC que las producían) con su OSC parental.

-Se encontraron compuestos químicos que ofrecen pistas interesantes sobre la evolución de los OSC.

El Dr. Michael Stephenson, coautor principal del estudio, nuevo líder de grupo en la Universidad de East Anglia y científico visitante en el Centro John Innes, dijo: “Nos sorprendió la cantidad de hallazgos diferentes que se generaron a partir de una pequeña muestra de nuestros genes analizados. Casi todos los genes probados produjeron un resultado interesante, muchos de los cuales abrieron posibles vías para futuras investigaciones. Lo más emocionante es que este proyecto ha descubierto nuevos compuestos químicos sin necesidad de obtener ni manipular material vegetal de las especies que los producen en estado silvestre”, expresó.

El estudio ofrece un claro ejemplo del uso de enfoques computacionales para explorar la “materia oscura” de los genomas vegetales, acelerando el proceso de descubrimiento de genes antes de utilizar la biología molecular y los sistemas de expresión transitoria para producir productos químicos útiles a escala para la medicina y una gran cantidad de aplicaciones comerciales.

Fuente: ChileBio