Un equip internacional liderat per investigadors del Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG) i l'spin-out Sequentia Biotech ubicada al Parc Científic de Barcelona ha aconseguit obtenir, mitjançant enginyeria genètica, plantes d’Artemisia annua que produeixen fins el doble d’artemisinina, el component principal dels tractaments contra la malària a tot el món. El descobriment podria suposar un gran avenç cap a la reducció dels costos de producció de fàrmacs antimalàrics. 

Les teràpies que inclouen la  molècula d’artemisinina – el principi actiu sintetitzat pels pèls microscòpics (tricomes) microscòpics (tricomes) per la planta Artemisia annua– són el tractament estàndard a nivell mundial per la malària, avalat per l’Organització Mundial de la Salut (OMS). De fet, la científica xinesa Youyou Tu va ser guardonada amb el Premi Nobel de Medicina pel descobriment de l’artemisinina i la seva aplicació en teràpies contra la malària.Tot i l’eficàcia demostrada de l’artemisinina contra la malària i altres malalties causades per paràsits i el seu potencial com a anti-tumoral, la seva utilització afronta un problema: el baix contingut present a la planta que el produeix i l’elevat cost de la seva síntesi química fan que el fàrmac sigui escàs i de preu elevat.

Ara, en aquest treball –publicat aThe Plant Journal (doi:10.1111/tpj.13509)– l’equip d’investigadors liderat per Sequentia Biotech i el CRAG identifiquen un gen implicat en la formació dels tricomes de la planta i en la síntesi de terpens, com l’artemisinina. “Hem descobert que el gen AaMYB1 té una doble funció: d’una banda, promou la formació de tricomes a les fulles i, de l’altra, la síntesi d’artemisinina dins dels tricomes”, explica Soraya Pelaz, investigadora ICREA al CRAG i autora sènior de l’article. “Mitjançant la manipulació d’aquest gen hem aconseguit fer créixer plantes que contenen molta més quantitat d’artemisinina,” afegeix la investigadora.
 

La planta com a fàbrica

Aquest estudi és un clar exemple de transferència de coneixement. Luis Matías-Hernández, primer autor del treball recentment publicat, va començar a estudiar la formació de tricomes a la planta model Arabidopsis thaliana quan era investigador post-doctoral al grup de recerca del CRAG dirigit per Soraya Pelaz. El coneixement adquirit en aquesta etapa el va portar a pensar que es podria manipular la formació de tricomes en plantes amb aplicacions industrials. Des de fa dos anys, i gràcies a un contracte Torres Quevedo, Luis Matías-Hernández dirigeix una línia de recerca orientada a obtenir plantes d’Artemisia que produeixin grans quantitats d’artemisinina a l’spin-out Sequentia Biotech, des d’on segueix col·laborant amb el CRAG.

“Un dels objectius de Sequentia Biotech és produir artemisinina de la mateixa qualitat però a baix cost. El nostre propòsit és abaratir-ne el preu i fer-la accessible a tothom en un futur”, destaca Luis Matías-Hernández. “Volem utilitzar l’Artemisia com una fàbrica natural i de baix cost d’antimalàrics, i per a fer-ho estem explorant diferents estratègies”, afegeix l’investigador.
 

Més enllà de l’artemisinina

Gràcies a una col·laboració amb Peter E Brodelius, investigador de la Universitat Linnaeus de Suècia, els científics van identificar el gen AaMYB1 d’entre el conjunt de gens expressats als tricomes d’Artemisia. Al CRAG, els investigadors van dissenyar plantes transgèniques que sobre-expressaven aquest gen i van comprovar que aquestes acumulaven majors quantitats d’artemisinina respecte les plantes no modificades genèticament.

Però la investigació no es va aturar aquí. Per confirmar el paper del gen AaMYB1 en la formació dels tricomes de les plantes, els investigadors van buscar gens similars a la planta model Arabidopsis thaliana i van identificar-hi el gen AtMYB61. Quan van sobre-expressar aquest gen a la planta model, aquesta també va produir una quantitat més elevada de tricomes a les seves fulles, fet que demostra que aquests gens tenen un paper clau en la formació de tricomes en espècies evolutivament distants.

Soraya Pelaz explica que “a més del paper que duu a terme a l’Artemisia, la identificació d’aquest gen també pot ser útil per a altres plantes els tricomes de les quals produeixin substàncies d’interès”. Luis Matías-Hernández afegeix que “hi ha moltes plantes que produeixen substàncies d’interès als seus tricomes. Per exemple el mentol i el timol són terpens produïts als tricomes de la menta i de la farigola, respectivament.”

El treball publicat a The Plant Journal, en què també hi han participat investigadors de la Linnaeus University (Suècia) i de la Universitat Shanghai Jiao Tong (Xina), s’ha finançat amb projectes del Ministeri d’Economia i Competitivitat a través de fons FEDER i a través d’una acció COST de la Unió Europea.
 

• Article de referència

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