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Científicos logran sintetizar cocaína a partir de una planta de tabaco
La investigación consiguió generar 400 nanogramos de cocaína por miligramo de hoja seca de 'Nicotiana benthamiana', lo que representa alrededor de un 25 % del rendimiento de una planta de coca promedio.
Un grupo de investigadores de instituciones científicas chinas y británicas logró modificar genéticamente a un pariente cercano de la planta de tabaco para que produjera cocaína en sus hojas, tras descubrir dos enzimas que faltaban para conocer completamente el proceso biosintético de la droga, anunció el Instituto de Botánica Kunming de la Academia de Ciencias de China.
Según explican los responsables del hallazgo, publicado en el Journal of the American Chemical Society, la cocaína es un alcaloide tropano que se produce de forma natural en las hojas de la planta 'Erythroxylum'. Este estimulante fue empleado en 1860 como anestésico en cirugías oculares, después de haber sido aislado y purificado de las hojas de la planta de coca. En 2018, la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE.UU. aprobó su utilización como anestésico local para cirugías orales y nasales.
Debido a su largo historial en aplicaciones médicas, los científicos han buscado las formas para fabricar compuestos químicos similares a la cocaína, aunque con propiedades únicas. Sin embargo, durante más de un siglo, se ha intentado conocer cómo la 'Erythroxylum' produce esta sustancia, la cual ha estado prohibida para uso no médico desde 1914.
En investigaciones anteriores, se pudo identificar gran parte de la ruta bioquímica involucrada en la producción de otro alcaloide tropano similar conocido como hiosciamina, que, al igual que la cocaína, se crea a partir del precursor químico 4-(1-metil-2-pirrolidinil)-3-oxobutanoico (MPOA). En la síntesis de la hiosciamina, el MPOA se convierte en metil 4-(1-metil-2-pirrolidinil)-3-oxobutanoato de metilo (MMPO), lo que sugirió que esta misma reacción debía estar involucrada en la generación de la cocaína.
Sin embargo, no se entendía completamente cómo el MPOA producía este estimulante. En el nuevo estudio, los investigadores averiguaron que dos enzimas, antes desconocidas e identificadas como EnCYP81AN15 y EnMT4, son las responsables de provocar un proceso biosintético en el MPOA que da lugar a la cocaína. Esto demuestra que esta droga, a diferencia de la hiosciamina, no se produce a partir del MMPO.
Obteniendo cocaína de una planta de tabaco
Posteriormente, el equipo de especialistas decidió utilizar estas enzimas para construir una nueva ruta sintética en el genoma de un pariente cercano de la planta de tabaco ('Nicotiana benthamiana') con el propósito de obtener cocaína. Se reveló que la planta generó 400 nanogramos de esta droga por miligramo de hoja seca, lo que representa alrededor de un 25 % del rendimiento de una planta de coca promedio.
"Actualmente, la producción disponible de cocaína en el tabaco no es suficiente para satisfacer la demanda a gran escala", comentó el académico Sheng-Xiong Huang, quien reiteró que esta nueva vía sintética podría colocarse en otros microorganismos, como la bacteria 'Escherichia coli' o en la levadura 'Saccharomyces cerevisiae',para obtener este estimulante.
Según Benjamin Lichman, investigador de la Universidad de York (Reino Unido), la transferencia del mecanismo de producción de cocaína a otros organismos tendría implicaciones considerables en la industria farmacéutica con fines científicos.
"Puede permitir que las compañías farmacéuticas lo fermenten esencialmente y así deshacerse por completo de la producción basada en plantas", explicó el experto, concluyendo que ello tendría "enormes impactos en la cadena de suministro y potencialmente impactos, incluso, en la producción ilícita" de la droga.
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