Al percibir el increíble potencial biotecnológico de las diatomeas, un equipo de investigación asumió el desafío de transformarlas en biofábricas para producir diversas moléculas de interés farmacéutico. Un desafío recientemente superado que abre el camino a un mundo de posibilidades.
Puede que sean diminutas, pero las diatomeas proporcionan al menos el 20% de la fijación de dióxido de carbono mediante la fotosíntesis en nuestro planeta, tanto como los bosques tropicales. Estas algas unicelulares, dotadas de una capa de sílice, podrían tener otras capacidades… incluida la de producir medicamentos.
Este potencial sin explotar interesa a Isabel Desgagné-Penix, profesora de bioquímica de la Universidad de Quebec en Trois-Rivières. Su objetivo: transformar las diatomeas en minifábricas biológicas, una vía sostenible y económica para la producción de moléculas de interés. La idea es prometedora. Como prueba de ello, su equipo consiguió que estas microalgas produjeran cannabinoides, más concretamente ácido cannabigerólico. ¡Una primicia mundial!
Biofábricas
Utilizados durante milenios en la medicina tradicional, los cannabinoides están atrayendo un interés cada vez mayor en la medicina occidental, particularmente como tratamientos potenciales para el dolor crónico y ciertas enfermedades neurodegenerativas, como el Parkinson.
Normalmente se obtienen extrayéndolos de plantas de cannabis cultivadas en invernaderos. Sin embargo, este método da rendimientos muy bajos. Otra opción: utilizar microorganismos, generalmente bacterias o levaduras, para sintetizar estos compuestos. Consiste en insertar en estos microorganismos los genes correspondientes a las proteínas que deseamos obtener y ellos se encargan de la producción. A esto se le llama “bioingeniería”.
Sin embargo, el metabolismo de estas bacterias y levaduras es completamente diferente al de las plantas. Tanto es así que, para que produzcan cannabinoides, es necesario dotarles no sólo de los diferentes genes implicados en el proceso de fabricación de estas moléculas, sino también de los precursores, es decir, los ingredientes básicos. Es como si contratáramos a un chef para hacer una receta, pero él nos exigiera que le proporcionemos todas las herramientas de cocina (los genes) y los ingredientes necesarios para esta receta. ¡Ah! Y también pide snacks (azúcares), para tener energía para cocinar. ¡Está empezando a hacer mucho!
Aquí es donde resulta interesante el potencial de las diatomeas. Estas microalgas tienen un metabolismo que se parece más al de las llamadas plantas superiores, como el cannabis, y esto simplifica enormemente el trabajo de bioingeniería.
Así, las diatomeas tienen inmediatamente, en su genoma, varios genes implicados en la producción de cannabinoides. Allí también se encuentran los precursores necesarios (como el acetil-CoA). Para usar la analogía de la cocina, las diatomeas ya tienen todos los ingredientes a mano y solo necesitan unos pocos utensilios de precisión para finalizar la receta.
Un primer éxito
A pesar de ello, nadie había conseguido todavía producir cannabinoides con diatomeas. ¡Pero el grupo de investigación dirigido por Isabel Desgagné-Penix acaba de demostrar que era posible! En un artículo publicado en la revista Investigación de algasEl equipo presenta dos métodos para lograrlo: uno en el que los genes se introducen directamente en el ADN de las diatomeas y el otro, que consiste en introducir los genes en un “episoma”, es decir, un fragmento de ADN que permanece fuera del cromosoma. Estos dos métodos dieron rendimientos similares, comparables a los obtenidos con levadura.
La producción de cannabinoides es sólo uno de los muchos objetivos del laboratorio, incluido el uso exitoso de diatomeas para producir alcaloides de la familia de plantas Amaryllidaceae, un grupo de moléculas terapéuticas que incluye la galantamina, utilizada en el tratamiento del Alzheimer. Y su reciente destreza los alienta a continuar explorando el potencial farmacéutico de las diatomeas.
Si bien la profesora Desgagné-Penix está encantada con estos avances, sigue siendo pragmática: queda un largo camino por recorrer entre su descubrimiento y la industrialización del proceso. “Queríamos hacer una prueba de concepto y ya está hecha. ¡Pero aún queda mucho trabajo por hacer! » concluye.
