Un gen de la planta Artemisia annua permet obtenir plantes que produeixen el doble d’artemisinina. L’artemisinina és un tractament estàndard a nivell mundial per la malària, avalat per l’Organització Mundial de la Salut (OMS). La troballa representa un pas important cap a la reducció dels costos de producció de l’artemisinina.

Fulla d’Artemisia annua vista amb el microscopi electrònic de rastreig. S’observen clarament els tricomes glandulars (més circulars) que produeixen artemisinina. Imatge: CRAG.Des de l’antiguitat, la humanitat ha utilitzat les plantes per tractar malalties. Un exemple n’és la planta Artemisia annua, utilitzada des de fa més de 2.000 anys a la medicina tradicional xinesa per tractar febres intermitents.

Actualment, la molècula d’artemisinina – el principi actiu sintetitzat pels pèls microscòpics (tricomes) d’aquesta planta – és el component principal dels tractaments contra la malària a tot el món. 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.

L’artemisinina també s’utlitza com a antiparasitari i anti-tumoral. Però té un inconvenient: la planta Artemisia annua  en produeix molt poca, i la seva síntesi química és molt cara.

Ara, un equip internacional liderat per investigadors del Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG) i de l’empresa Sequentia Biotech S.L. ha aconseguit obtenir, mitjançant enginyeria genètica, plantes d’Artemisia annua que produeixen fins el doble d’artemisinina. Al treball, publicat a la revista The Plant Journal, s’hi identifica un gen implicat en la formació dels tricomes de la planta i en la síntesi de terpens, com l’artemisinina.

El treball és una col·laboració d'investigadors del CRAG i de l’empresa Sequentia Biotech

“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. Tenint present que el 90% de casos de malària i el 92% de morts causades per aquesta malaltia es donen a l’Àfrica subsahariana, el descobriment podria suposar un gran avenç cap a la reducció dels costos de producció d’aquest fàrmac tan necessari.

La planta ‘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 podría 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 la 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.

Un dels objectius és produir artemisinina de la mateixa qualitat però a baix cost, per fer-la accessible a tothom

Útil per a altres plantes i molècules

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. Van aconseguir identificar-hi el gen AtMYB61 i el van sobreexpressar: com a resultat, la planta va produir una quantitat més elevada de tricomes a les fulles, el 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 Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG) és un centre que forma part del sistema CERCA de la Generalitat de Catalunya, i que es va establir com a consorci de quatre institucions: el Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC), l’Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentàries (IRTA), la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i la Universitat de Barcelona (UB).

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