Un gen de la planta Artemisia annua permite obtener plantas que producen el doble de artemisinina. Esta molécula es un tratamiento estándar a nivel mundial para la malaria, avalado por la Organización Mundial de la Salud (OMS). El hallazgo supone un importante paso hacia la reducción de costes de producción de artemisinina.

Hoja de Artemisia annua vista con el microscopio electrónico de barrido. Se observan claramente los tricoma glandulares (los más circulares) que producen la artemisinina. Imagen: CRAG.Desde la antigüedad, la humanidad se ha valido de las plantas para tratar enfermedades. Un ejemplo es la planta Artemisia annua, utilizada desde hace más de 2.000 años en medicina tradicional china para tratar fiebres intermitentes. En la actualidad, la molécula de artemisinina, el principio activo sintetizado por los pelos microscópicos (tricomas) de esta planta, es el componente principal del tratamiento contra la malaria en todo el mundo. 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.

La artemisinina también se usa como antiparasitario y antitumoral. Pero tiene un inconveniente: su difícil obtención; la planta Artemisia annua produce muy poca artemisina y la síntesis química resulta muy cara.

Ahora, un equipo de investigación internacional liderado por investigadores del Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG) y de la empresa Sequentia Biotech S.L. ha obtenido, mediante ingeniería genética, plantas de Artemisia annua que producen hasta el doble de artemisinina. En el trabajo, publicado en la revista The Plant Journal, se identifica un gen implicado en la formación de los tricomas de la planta y en la síntesis de terpenos, como la artemisinina.

El trabajo es una colaboración de científicos del CRAG y de la empresa Sequentia Biotech

“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. Sin perder de vista que el 90% de los casos y el 92% de los fallecimientos por malaria se producen en el África subsahariana, el hallazgo podría suponer un gran avance hacia la reducción de los costes de producción de tan necesario fármaco.

La planta '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 empresa 'spin-out' Sequentia Biotech, desde la cual sigue colaborando con el CRAG.

“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.

El objetivo es producir artemisinina de la misma calidad a bajo coste, para hacerla accesible a todo el mundo

Útil para otras plantas y moléculas

Gracias a una colaboración con el investigador de la Universidad Linnaeus de Suecia Peter E Brodelius, los científicos identificaron el gen AaMYB1 entre el conjunto de genes expresados en los tricomas de Artemisia. En el CRAG, los investigadores crearon plantas transgénicas que sobre-expresaban este gen y comprobaron que éstas acumulaban cantidades mayores de artemisinina que las plantas no modificadas genéticamente.

Pero la investigación no se quedó ahí. Para confirmar el papel del gen AaMYB1 en la formación de los tricomas de las plantas, los investigadores buscaron genes similares en la planta modelo Arabidopsis thaliana. Consiguieron identificar el gen AtMYB61 y lo sobre-expresaron. El resultado fue una cantidad más elevada de tricomas en las hojas de Arabidopsis, lo que demostró 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 Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG) es un centro que forma parte del sistema CERCA de la Generalitat de Cataluña, y que se estableció como consorcio de cuatro instituciones: el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el Instituto de Investigación y Tecnología Agroalimentarias (IRTA), la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) y la Universidad de Barcelona (UB).

El trabajo publicado en The Plant Journal, y 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.

Articulo 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