Un equipo internacional liderado por investigadores del Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG) y la spin-out Sequentia Biotech ubicada en el Parc Científic de Barcelona ha conseguido obtener, mediante ingeniería genética, plantas de Artemisia annua que producen hasta el doble de artemisinina, el componente principal de los tratamientos contra la malaria en todo el mundo. El descubrimiento podría suponer un gran avance hacia la reducción de los costes de producción de fármacos antimaláricos.

Las terapias que incluyen la molécula de artemisinina –el principio activo sintetizado por los pelos microscópicos (tricomas) de la Artemisia annua– son el tratamiento estándar a nivel mundial para la malaria, avalado por la Organización Mundial de la Salud (OMS). 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, en este trabajo –publicado en The Plant Journal (doi:10.1111/tpj.13509)– el equipo de investigadores liderado por Sequentia Biotech y el CRAG identifican 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.  

La planta como fábrica

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 colabora con Soraya Pelaz, en el CRAG, y Peter Brodelius, en la Universidad Linnaeus.

“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.

Más allá de la artemisinina

Los científicos identificaron el gen AaMYB1 entre el conjunto de genes expresados en los tricomas de Artemisia, y en colaboración con el grupo de investigación de Kexuan Tang de la Universidad Jiao Tong de Shangai, crearon plantas transgénicas de Artemisia que  sobre-expresaban este gen. Los investigadores  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 genAtMYB61 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.”

El trabajo publicado hoy en The Plant Journal, en el que también han participado investigadores de la Linnaeus University (Suecia) y de la Universidad Shanghai Jiao Tong (China), se ha financiado con proyectos del Ministerio de Economía y Competitividad a través de fondos FEDER y a través de una acción COST de la Unión Europea.
 

• Artículo de referencia

Matías-Hernández, L., Jiang, W., Yang, K., Tang, K., Brodelius, P. E. and Pelaz, S. (2017), AaMYB1, and its orthologue AtMYB61, affect terpene metabolism and trichome development in Artemisia annua and Arabidopsis thaliana. The Plant Journal. doi:10.1111/tpj.13509