* Este contenido fue producido por expertos del Instituto Weizmann de Ciencias, uno de los centros más importantes del mundo de investigación básica multidisciplinaria en el campo de las ciencias naturales y exactas, situado en la ciudad de Rejovot, Israel.
Una planta sudafricana llamada paraguas lanudo no tiene ninguna relación con la planta de cannabis, pero produce una gran cantidad de compuestos activos que se encuentran en el cannabis (cannabinoides), incluidos algunos que pueden tener nuevos usos médicos. En un estudio publicado en Nature Plants, los investigadores del Instituto de Ciencias Weizmann identificaron más de 40 cannabinoides en el paraguas lanudo y revelaron la serie de pasos bioquímicos que realiza la planta cuando produce estos compuestos. Los investigadores también demostraron cómo se pueden reproducir estos pasos en el laboratorio para sintetizar o incluso diseñar nuevos cannabinoides.
La conocida planta de cannabis produce más de 100 cannabinoides diferentes y sigue siendo su productora emblemática. Pero la sombrilla lanuda, una planta perenne de rápido crecimiento, ocupa un respetable segundo puesto. “Hemos encontrado una nueva fuente importante de cannabinoides y hemos desarrollado herramientas para su producción sostenida, que pueden ayudar a explorar su enorme potencial terapéutico”, dice la Dra. Shirley (Paula) Berman, quien dirigió el estudio en el laboratorio del Prof. Asaph Aharoni en el Departamento de Ciencias Vegetales y Ambientales de Weizmann.
Los cannabinoides ya se utilizan ampliamente para aliviar el dolor, las náuseas, la ansiedad y las convulsiones epilépticas, y la lista de sus posibles usos crece rápidamente. Los receptores moleculares que responden a estos compuestos son comunes en los seres humanos, no solo en el cerebro, sino también en todo el cuerpo, lo que sugiere que los cannabinoides que se unen a ellos podrían usarse para tratar todo, desde el cáncer hasta las enfermedades neurodegenerativas.
La promesa que los cannabinoides ofrecen a la medicina es precisamente la razón por la que el laboratorio de Aharoni inició un estudio de la planta Helichrysum umbraculigerum , que debe su nombre común a sus flores aterciopeladas, de color amarillo mostaza y con forma de sombrilla. Pertenece a una familia de plantas completamente diferente de la del cannabis; sus parientes incluyen girasoles, margaritas y lechugas. Pero desde hace tiempo se sabe que la planta se quema en rituales populares para liberar vapores intoxicantes, lo que sugiere que podría contener sustancias químicas que afectan al cerebro. De hecho, los científicos alemanes que estudiaron la planta hace más de 40 años encontraron evidencia de que contiene cannabinoides, pero estudios más modernos no lograron reproducir sus hallazgos.
Ahora, Berman y sus colegas, utilizando una batería de tecnologías de última generación, confirmaron ese informe inicial. Secuenciaron el genoma completo de la planta paraguas lanuda y utilizaron química analítica avanzada, incluida la espectroscopia de masas de alta resolución, para identificar los tipos de cannabinoides que contiene. Utilizando resonancia magnética nuclear, los investigadores revelaron la estructura precisa de más de una docena de estos cannabinoides y otros metabolitos relacionados. Rastrearon toda la ruta bioquímica involucrada en la producción de cannabinoides y determinaron en qué parte de la planta se producen.
Resulta que la planta paraguas lanosa fabrica cannabinoides principalmente en sus hojas, lo que posiblemente le otorga una ventaja económica sobre el cannabis, que produce estos compuestos en los racimos florales o inflorescencias, que tienen una vida más corta y son más difíciles de cosechar. A pesar de esta diferencia, los científicos de Weizmann encontraron mucho en común entre la planta paraguas lanosa y el cannabis. En particular, las enzimas utilizadas en cada paso de su proceso de producción de cannabinoides pertenecen a las mismas familias, a lo largo de la primera mitad de la ruta bioquímica.
Seis de los cannabinoides que se encuentran en la planta paraguas lanosa son idénticos a los del cannabis. Entre ellos no se encuentran los dos más famosos, el THC y el CBD, pero sí el cannabigerol o CBG, una estrella en ascenso en la investigación sobre cannabinoides: tiene posibles aplicaciones terapéuticas, pero carece de efectos que alteren el estado de ánimo. La forma ácida del CBG, que aparece en una concentración relativamente alta en la planta, sirve como precursor para la producción de todos los cannabinoides clásicos, lo que respalda la idea de que la planta paraguas lanosa podría convertirse en una valiosa fuente de cannabinoides de origen vegetal.
Se desconoce para qué sirven los cannabinoides en las plantas, pero probablemente proporcionen defensas contra animales o peligros ambientales. “El hecho de que en el curso de la evolución dos plantas genéticamente no relacionadas desarrollaran de forma independiente la capacidad de producir cannabinoides sugiere que estos compuestos desempeñan importantes funciones ecológicas”, explica Aharoni. “Se necesitan más investigaciones para determinar cuáles son estas funciones”.
Su equipo ya ha llevado sus últimos descubrimientos sobre la genética de los cannabinoides un paso más allá, utilizándolos para generar las enzimas productoras de cannabinoides recién descubiertas en las plantas de tabaco. Los investigadores también lograron utilizar estas enzimas para crear cannabinoides terminados en levadura, lo que indica una nueva forma de fabricar los compuestos para la investigación y la industria biotecnológica.
En el futuro, los hallazgos del estudio podrían incluso llevar a la ingeniería de cannabinoides que no existen en la naturaleza. Estos podrían diseñarse para que se unan mejor a las formas humanas de los receptores de cannabinoides, por ejemplo, o para lograr beneficios terapéuticos específicos.
Los cannabinoides presentes de forma natural en la sábila lanuda también podrían abrir nuevas posibilidades. Berman afirma: “El siguiente paso apasionante sería determinar las propiedades de los más de 30 nuevos cannabinoides que hemos descubierto y luego ver qué usos terapéuticos podrían tener”.
La versión química del CBG que sirve como precursor de todos los cannabinoides (y a veces incluso se la denomina la “madre de todos los cannabinoides”) está presente en la planta paraguas lanuda en grandes cantidades, alcanzando hasta el 4,3% del peso seco de las hojas de esta planta.
Berman dirigió el estudio junto con otros tres becarios postdoctorales en el laboratorio de Aharoni: los Dres. Luis Alejandro de Haro, Adam Jozwiak y Prashant D. Sonawane. Los participantes del estudio también incluyeron al Dr. Sayantan Panda, Zoe Pinkas-Pazi, el Dr. Yonghui Dong, la Dra. Jelena Cveticanin, Rotem Livne, el Dr. Sagit Meir y la Dra. Ilana Rogachev del laboratorio de Aharoni; Ranjit Barbole del Laboratorio Químico Nacional CSIR en Pune, India; Dres. Tali Scherf, Eyal Shimoni, Smadar Levin-Zaidman y Nili Dezorella del Departamento de Apoyo a la Investigación Química de Weizmann; y la Dra. Ekaterina Petrovich-Kopitman del Departamento de Instalaciones Centrales de Ciencias Biológicas de Weizmann.
El profesor Asaph Aharoni es director del Centro Harry y Jeanette Weinberg para la Investigación en Genética Molecular de Plantas, del Centro de Biología Metabólica de la Familia Vera y John Schwartz, del Centro Melvyn A. Dobrin para la Investigación en Nutrición y Plantas y del Centro Charles W. y Tillie K. Lubin para la Biotecnología de Plantas. Su investigación cuenta con el apoyo del Fondo de la Familia Laura Gurwin Flug y del Wolfson Family Charitable Trust & Wolfson Foundation. El profesor Aharoni es titular de la Cátedra de Profesorado Peter J. Cohn.
