ABIUROEl uso milenario de plantas para aliviar enfermedades adquiere nuevas formas bajo el dominio de la biotecnología. En decenas de experimentos que se realizan actualmente en todo el mundo, en empresas o en instituciones académicas, se emplean técnicas de inserción de genes en genomas de plantas que pueden codificar enzimas de interés farmacológico. De este modo, es posible que los cultivos de soja, maíz y papa, o incluso plantas ornamentales, se utilicen en el futuro en gran escala, en versiones transgénicas, para la producción de medicamentos. Un ejemplo de estos experimentos, realizado en Brasil en la unidad de Recursos Genéticos de la estatal Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa), en Brasilia, consiste en el desarrollo de una variedad de soja con un viricida o microbicida capaz de prevenir la contaminación con el virus causante del Sida. Con la ayuda de la ingeniería genética, esa leguminosa está produciendo semillas con la enzima cianovirina-N ‒de probada eficacia contra el virus, de acuerdo con pruebas de laboratorio realizadas en el marco de estudios preclínicos‒ en un invernadero situado en la capital federal.
Este tipo de experimentos cobró fuerza en mayo de 2012, cuando la Food and Drug Administration (FDA), el organismo federal estadounidense de regulación de medicamentos y alimentos, aprobó para su uso comercial el primer fármaco producido mediante ingeniería genética en células de plantas destinado a seres humanos. El principio activo es la proteína taliglucerasa alfa, producida en células de zanahoria transgénica, para el tratamiento de la enfermedad de Gaucher, una afección genética rara provocada por la falta en el organismo de la glucocerebrosidasa, una enzima que actúa en el procesamiento de glucocerebrósidos, un tipo de grasas celulares. El paciente sufre de anemia, con un aumento del tamaño del bazo y del hígado. El medicamento desarrollado y producido por la empresa israelí Protalix, y distribuido en asociación con la estadounidense Pfizer, fue también aprobado en Israel y en Brasil, con el aval concedido en el país por la Agencia Nacional de Vigilancia Sanitaria (Anvisa) en marzo de este año, bajo el nombre de Uplyso. El tratamiento se hacía hasta ahora con otro fármaco, para cual la proteína es producida en linajes de células modificadas de hámsteres, mediante un proceso biotecnológico que está más sujeto a la contaminación.
La proteína sintetizada en la zanahoria es similar a la que produce el propio organismo humano. En el caso de la cianovirina, la historia es diferente. Ésta fue aislada en la década de 1990 a partir de una cianobacteria, que lleva el nombre científico de Nostoc ellipsosporum, en investigaciones realizadas por el Instituto Nacional de Cáncer (NCI, sigla en inglés) y por los Institutos Nacionales de Salud (NIH) de Estados Unidos. Las cianobacterias son bacterias azules, a las que erróneamente se las denomina algas azules. Investigadores de los NIH y de la Universidad de Londres, en Inglaterra, idearon un gel con la cianovirina para su aplicación previa a las relaciones sexuales. El principio activo inhibe la replicación del VIH al unirse a los oligosacáridos (azúcares) del virus. “La cionovirina-N se encuentra en la fase de desarrollo preclínico, por lo tanto, aún se la ha testeado en seres humanos”, dice el investigador Barry O’Keefe, vicejefe de biología molecular del laboratorio de blancos moleculares del NCI. O’Keefe encabezó un estudio publicado en 2003 que demostró la actividad de la proteína también contra algunos virus de la gripe (influenza A y B) y participa en los estudios para el desarrollo de la cianovirina. “Falta un medio comercialmente factible y de bajo costo para la producción en gran escala de la cianovirina-N, y las plantas constituyen un buen camino a tal fin”, dice el investigador.
La obtención de la proteína en grandes cantidades fue la dificultad inicial de los investigadores estadounidenses, inmediatamente después de los estudios de laboratorio que apuntaron la actividad contra algunos tipos de virus. Los NIH intentaron concretar la producción vía ADN recombinante, que es cuando se inserta un gen codificador de la proteína en el genoma de otra bacteria más fácil de cultivar, la Escherichia coli, para la posterior extracción de la sustancia. Pero la producción fue baja e inviable económicamente. La solución que hallaron los científicos del NIH, liderados por O’Keefe, consistió en consultar al profesor Elíbio Rech, de Embrapa, coordinador del grupo brasileño que había depositado una patente en el exterior referente a una técnica para la inserción de genes en la soja, y tenía experiencia en el desarrollo de cultivos transgénicos. “Los norteamericanos entraron en contacto en 2007, y así fue como nos asociamos. Ellos nos pasaron la secuencia genética codificadora del gen que insertamos en el genoma de una variedad de soja de Embrapa, la 10-16. Y la cosa salió bien: contamos ahora con las semillas de las plantas que nosotros obtuvimos mediante ingeniería y que están produciendo cianovirina”, dice Rech. Lo que hicieron fue aislar el principio activo de la soja. El ensayo viral para la confirmación de la acción de la cianovirina producida por Embrapa estuvo a cargo del profesor Amilcar Tanuri, de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ), y también del laboratorio de O’Keefe, en Estados Unidos. Y el resultado fue positivo.
El reto actual consiste en mejorar el proceso de extracción de la proteína, purificando cantidades mayores de la cianovirina de las semillas de soja. “Nuestros resultados apuntaron la presencia de 10 gramos (g) de la proteína por kilo de semillas frescas. Sabemos que no podemos sacar el 100% de fármaco del grano de la leguminosa, puesto que es normal que se produzcan pérdidas en el proceso de purificación. Por ahora hemos logrado llegar al 20%, ó 2 g, pero nuestra meta es llegar al 50%”, dice Rech. El proceso de purificación de proteínas es trabajoso, y se lleva a cabo en varias etapas. En Embrapa, la purificación se realiza con resinas. A medida que el aceite de soja pasa por un proceso análogo a una filtrado, en el cual las resinas desempeñan el papel de filtros, las proteínas presentes en la soja van disolviéndose, incluso la cianovirina.
“Nuestra intención es producir una cantidad suficiente de la proteína como para poder probar el principio activo en monas en Estados Unidos, y posteriormente en seres humanos”, explica Rech. El propósito del trabajo de los NIH, de la Universidad de Londres y del Consejo para la Investigación Científica e Industrial (Csir Biosciences) de Sudáfrica, que son grupos que participan en la investigación, es llevar el gel al continente africano, en donde la transmisión del Sida sigue siendo importante. La producción de la cianovirina también está testeándose en plantas de tabaco en Inglaterra, en la Universidad de Londres, y en Estados Unidos. “En el tabaco, el medicamento no se encuentra tan sólo en las semillas, sino que se expresa en toda la planta. En África, con el liderazgo de la investigadora Rachel Chikwamba, del Csir, los experimentos también avanzan por la senda de la producción de cianovirina en soja y en tabaco, pero todavía no han tenido éxito”, dice Rech.
EMBRAPAPlantas de soja transgénica con la proteína cianovirina en un invernadero de Embrapa, en BrasiliaEMBRAPA
Otro logro de Embrapa en Brasilia consistió en el desarrollo de algunos linajes de soja transgénica que producen en sus células el factor IX de coagulación, un componente existente en la sangre humana cuya carencia constituye una de las causas de la hemofilia, una enfermedad genética por la cual la persona padece problemas en la cicatrización y en la contención de las hemorragias. Actualmente se lo obtiene a partir del plasma sanguíneo extraído de la sangre donada en los hospitales, o en cultivos de células de ratones, mediante la inserción del gen que codifica a la proteína del factor IX en el genoma del roedor. “Existe un cuello de botella también en el desarrollo de sistemas de purificación más eficientes y productivos”, dice Rech. “Terminamos esa soja con factor IX el año pasado, después de cinco años; testeamos la molécula presente en las semillas y ahora le hemos pasado el material a la Fundación Hemocentro de Ribeirão Preto [de la Universidad de São Paulo (USP)], socia en el proyecto, para proseguir con la fase de purificación de la molécula.”
“Recibimos 360 g de soja liofilizada transgénica y ya se han hecho las pruebas que muestran la presencia de esa proteína, el factor IX. Pero ahora, como he asumido el cargo de profesora en el Departamento de Genética de la Facultad de Medicina de Ribeirão Preto de la USP, estos estudios han quedado bajo la coordinación de los profesores Dimas Tadeu Covas y Lewis Joel Greene, del Hemocentro de Ribeirão Preto”, dice la bióloga Aparecida Maria Fontes, que era investigadora del Hemocentro y participaba en la investigación. “La producción del factor IX en plantas es sumamente importante, pues además de no utilizar el material de los bancos de sangre, que de por sí es escaso, se genera una alternativa con otro vehículo de producción. Hasta el momento, la única molécula del factor IX producida mediante técnicas biotecnológicas se elabora en células de hámsteres”, dice Fontes.
En todas las investigaciones, e incluso en las futuras plantaciones de soja transgénica que producirán medicamentos, se contemplan diversas iniciativas de bioseguridad. “Las plantas se producen bajo contención, en las llamadas casas de vegetación [invernaderos] totalmente protegidos con telas. Esto se hace para evitar situaciones que, no obstante, es muy difícil que sucedan, como por ejemplo, que un pájaro pique una semilla y se la lleve a otro lugar donde la soja germine y alguien pueda comer las semillas. No es un veneno, pero debemos trabajar con esas plantas como fuentes de medicamentos, es decir, de una manera diferente que con la soja empleada en la alimentación. Las plantaciones futuras también deberán poseer cercas, de manera tal que ningún extraño tenga acceso”, dice Rech.
Entre las ventajas de la generación de fármacos en plantas se encuentran sus costos más bajos, con la producción en gran escala sumada también a la seguridad; esto si se la compara con la producción en células humanas, hongos, bacterias y animales. “También es más fácil manipular el producto agrícola. La ventaja de la soja o de otros vegetales consiste en que podemos cosecharlos y almacenarlos”, dice Rech. En un artículo publicado en la revista Nature en 2012 (el 10 de mayo), en la sección News in Focus, que comentó la aprobación para su uso comercial del medicamento destinado a la enfermedad de Gaucher producido con zanahorias, el autor, Amy Maxmen, dice que el Elelyso o Uplyso, el medicamento aprobado por la FDA, puede venderse por el 75% del valor del remedio tradicional, el Cerezyme, producido con células de hámsteres. El tratamiento tradicional puede costarle hasta 300 mil dólares anuales al paciente. Maxmen informa que el mercado global de fármacos de productos biotecnológicos registró la marca de 149 mil millones de dólares en 2010. “El futuro de los métodos de producción a base de plantas es sumamente prometedor para los biofarmacéuticos. Éste es un momento muy emocionante para los que trabajamos con este tipo de investigaciones”, declaró O’Keefe a Pesquisa FAPESP. “Elibio Rech y sus colegas de Embrapa forman parte de una industria creciente, y de gran importancia para el futuro.”
Artículos científicos
O’KEEFE, B.R. et al. Potent Anti-Influenza Activity of Cyanovirin-N and Interactions with Viral Hemagglutinin. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. v. 47, n. 8, p. 2.518-25. ago. 2003.
RECH, E.L. et al. High-efficiency transformation by biolistics of soybean, common bean and cotton transgenic plants. Nature Protocols. v.3, n. 3, p. 410-18. fev. 2008.
