Plantas que se ordeñan

Como saben, muchas plantas producen y almacenan en sus raíces moléculas muy importantes en terapéutica. Pero extraer estas sustancias significa, la mayoría de las veces, acabar con la planta; el problema de la gallina de los huevos de oro. De ahí el interés de esta técnica ideada por un equipo del INRA (Francia) que permite "ordeñar" los vegetales para obtener estas moléculas de una forma barata y preservando el vegetal para que pueda servir varias veces.

Es el caso de uno de los estandartes de la lucha contra el cáncer, el Taxol® (paclitaxel), muy eficaz en los tumores de ovario, seno y pulmones. Ha visto como su demanda aumentaba de forma exponencial desde que se empezara a comercializar en 1990. Pero esta sustancia es muy escasa. Para obtener 1g de Taxol® se necesitan 10 kg de corteza de tejo del Pacífico; es decir, hay que sacrificar 6 árboles para tratar a un único paciente.

Por eso, desde hace algunos años para satisfacer la demanda mundial, los químicos obtienen una sustancia similar al Taxol®, de las hojas del tejo, mucho más abundantes y remplazables: el Taxotere®, sin embargo su obtención también es larga y costosa. Además del tejo, otras plantas, más o menos raras, contienen sustancias fetiche para la industria farmacéutica como el edelweis, la ruda, la datura o la rubia; como anestésicos o antitumorales.

Todas estas sustancias, son metabolitos secundarios, moléculas de defensa de la planta que sirven para alejar a sus predadores o inhibir el crecimiento de plantas vecinas. No son imprescindibles para el desarrollo del vegetal, de ahí que se sintenticen en tan poca cantidad; y su fabricación aumenta cuando la planta es atacada por un insecto, una bacteria, un hongo, o en condiciones de estrés, como un aumento de la temperatura. Muchos de estos metabolitos secundarios se concentran en las raíces, la parte del vegetal más expuesta a las agresiones externas.

Para extraerlos, lo que se suele hacer es desecar la materia prima y utilizar disolventes. Pero esto tiene el inconveniente de que hay que arrancar toda la planta. Por otro lado, fabricar estas moléculas desde cero es extremadamente caro. Por esta razón, desde hace algunos años, la investigación se oriente hacia técnicas más económicas como la utiliación de células y órganos vegetales in vitro. Se cultivan raíces por ejemplo, en un biorreactor. Con este método, sin ir más lejos un equipo chino ha conseguido multiplicar por quince el rendimiento de la Salvia miltiorrhiza. Sin embargo, la infraestructura de estos biorreactores es muy cara, sobre todo a nivel industrial.

La última idea en este sentido es ésta de un grupo de biólogos del INRA, especialistas en cultivos in vitro, y a la que han llamado "plantas que se ordeñan". Consiste en cultivar la planta entera en condiciones sin suelo, en invernadero y extraer los metabolitos secundarios una vez al mes directamente de la planta y sin matarla. Pero, ¿cómo se ordeña una planta?

En primer lugar la planta debe crecer en un medio líquido (hidropónico), una técnica muy usada en otras plantas como los tomates y los pepinos. Las raíces están sumergidas en el agua, y a intervalos regulares se añade una solución nutritiva a base de sales minerales. Las ventajas: se pueden dosificar los nutrientes de la planta con precisión y se evitan las infecciones del crecimiento en tierra.

A continuación lo que hay que hacer es estimular la producción de metabolitos secundarios. El truco es simular el ataque de un parásito. Para ello los ingenieros introducen en la solución nutritiva un extracto de insectos o de hongos patógenos. Estos estimulantes se llaman elicitores y son conocidos desde hace tiempo en los cultivos de órganos vegetales in vitro, pues multiplican por seis la producción de estas moléculas útiles.

Los metabolitos secundarios fabricados se almacenan en los tejidos de las raíces, sobre todo la epidermis. Pero una pequeña parte escapa al medio de cultivo, donde vamos a recogerlos. Para estimular esta liberación, los científicos añaden sustancias que aumentan la permeabilidad de las raíces, agentes tensioactivos que rompen las membranas celulares. Y sólo queda el ordeño. Para aumentar la cantidad de metabolitos en el medio de cultivo, éste se sustituye poco a poco por agua pura, de manera que las sustancias de la raíz vayan saliendo por osmosis.

Para terminar, hay separar la molécula que nos interesa del cóctel de sustancias. Para ello se utilizan técnicas de purificación bien conocidas por los químicos, como los ELISAs (si disponen de anticuerpos) o las cromatografías.

Al final, la planta sigue viva y lista para fabricar más sustancias; y al mes siguiente puede volver a ser ordeñada. La técnica se ha utilizado con éxito en la datura, planta originaria de América del Sur de la que se obtiene un alcaloide que dilata las pupilas, utilizado en los exámenes de fondo de ojo.

Una buena noticia, pues si la técnica funciona bien en el tejo, con unos cuantos invernaderos podriamos satisfacer la demanda anual de Taxol® en el mundo, lo que además disminuiría considerablemente su elevado precio.

Soñar es gratis, ¿no creen?

Hairy root research: recent scenario and exciting prospects
S. Guillon et al.
Current Opinion in Plant Biology, 9, 1. 2007

Hydroponic combined with natural or forced root permeabilization: a promising technique for plant secondary metabolite production
E. Gontier et al.
Science, 163, 723, 2002

Más información | Des plantes à traire