¿Y si las plantas guardan el secreto para acabar con algunas enfermedades?

Ningún compuesto o función aparece de la nada en la naturaleza. Por lo general, hay un cómo basado en las leyes de la Química cuyo conocimiento es interesante en sí mismo, para la Ciencia, su avance y el desarrollo de la sociedad. Así es como investigadores del grupo 'Bioquímica y Biotecnología Enzimática' de la Universidad de Murcia, considerado Grupo de Excelencia Investigadora de la Región de Murcia (GERM) por la Fundación Séneca, han llegado a descubrir cómo se llenan de color y de fluorescencia las flores y frutos de los cactus o los granos de quínoa.

Un conocimiento que les ha permitido abordar la producción biotecnológica de esos mismos productos de manera más aislada, en más cantidad y más rápidamente que si se obtuvieran de las plantas. «De esta manera hemos podido tener compuestos que nadie había descrito antes, ni caracterizado sus propiedades. Estamos hablando de familias completas de compuestos que protegen a las estructuras más delicadas de las plantas, como son las flores, de los rayos del sol y del estrés oxidativo derivado», señala Fernando Gandía Herrero, miembro del equipo.

Como bioquímicos se dedican a estudiar cómo se producen las reacciones químicas 'que hacen funcionar' a los seres vivos. La sensibilidad y la variedad de las reacciones que ocurren en estos llevan a que, en la compleja mezcla en la que se producen los cambios químicos, haya algún tipo de dirección y separación. Ese papel lo realizan las enzimas, proteínas codificadas en el ADN de los seres vivos que a la vez aíslan y facilitan las reacciones de la vida.

«Nuestros proyectos, desde un punto de vista de conocimiento básico, buscan conocer qué enzimas inician, diversifican y controlan la síntesis de compuestos bioactivos en plantas. A su vez, como biotecnólogos nos dedicamos a potenciar esas reacciones en sistemas controlados con los que poder obtener de manera masiva los mismos compuestos que fabrica la naturaleza, para estudiarlos mejor o para aplicarlos en algún ámbito si tienen propiedades interesantes», dice Gandía.

En concreto, en el desarrollo del proyecto 'Caracterización de rutas bioquímicas para la producción de compuestos bioactivos y evaluación de su capacidad promotora de la salud', estudian la formación y las propiedades bioactivas de pigmentos de plantas y cómo afectan a los procesos de envejecimiento, estrés oxidativo y cáncer en animales.

Partían de la hipótesis de que, si había moléculas que eran capaces de proteger a las células de las flores de cactus que las producen, también podrían proteger a las de los animales, y que si pueden proteger las funciones de las plantas también podrían, en cierto modo, ayudar a los animales y aumentar su resistencia al estrés oxidativo, un proceso natural, intrínseco a la vida y asociado al envejecimiento y a la degeneración del organismo.

Para ello debían producir los compuestos en mayores cantidades que las presentes en las células de las escasas flores de los cactus y poner en marcha el trabajo con un animal modelo. «Para lo primero –explica Fernando Gandía– desarrollamos biorreactores trasladando las rutas bioquímicas que habíamos descubierto en plantas a microorganismos que podíamos crecer en el laboratorio. Para lo segundo elegimos un animal modelo lo menos evolucionado posible y con la menor complejidad neuronal y social, pero que a la vez fuera informativo y compartiera rutas bioquímicas y genes con los animales más complejos, incluyendo el hombre».

Lo encontraron en un pequeño gusano de menos de 1 milímetro llamado 'Caenorhabditiselegans', que se alimenta de bacterias y que desde hace tiempo es conocido a nivel genético y celular. Se le considera un modelo aceptado en longevidad y estrés oxidativo. Con él, los científicos han podido estudiar el efecto sobre la salud 'in vivo' no solo de los pigmentos de flores en los que se han especializado, sino también de otras moléculas, medicamentos y alimentos. Así, tal y como describe el investigador dela UMU, «estamos siendo capaces de estudiar el efecto promotor de la salud de componentes de la dieta, como algunos polifenoles en un modelo de la enfermedad de Alzheimer, o pigmentos vegetales con potencial protector frente al cáncer. En esta dirección apuntan nuestras últimas publicaciones científicas y una patente internacional que reivindica la actividad antitumoral de compuestos singulares que hemos podido caracterizar por primera vez en nuestro grupo de investigación».

La tecnología desarrollada les permite obtener compuestos puros de relevancia en investigación y aplicaciones de la industria alimentaria. Por ello el grupo está constituyendo una empresa, 'BETAelegans', que pueda dar soluciones a las necesidades de estos compuestos ya que ninguna compañía los produce. Además, el desarrollo tecnológico realizado durante años para estudiar el efecto de moléculas puras, extractos y alimentos en modelo 'in vivo' también se pondrá a disposición de quien lo necesite.

Las moléculas con las que trabaja este grupo GERM de la Universidad de Murcia, tienen estructuras privilegiadas que afectan a procesos fisiológicos a distintos niveles. Entre los descubrimientos realizados los últimos años, está que uno de los pigmentos presentes en las flores del dompedro, de los que hay tantos en la huerta de Murcia, es el compuesto más fluorescente entre las betalaínas naturales y el hecho de que estos pigmentos pierden toda su fluorescencia y cambian su color cuando se encuentran con un metal raro llamado Europio al que atrapan muy eficientemente.

Más curioso es que hay otra molécula capaz de atrapar al Europio con más fuerza, y que esa molécula se encuentra en alta cantidad en las esporas de los bacilos (un tipo de bacteria). Esta rareza bioquímica implica que cuando los pigmentos de las flores del dompedro cargados de Europio se encuentran con esporas de bacilo, éstos recuperan su color y su fluorescencia originales al haberles sido robado el metal. De este modo se convierten en indicadores visuales de la presencia de esporas de bacilos, entre los que se encuentra el agente causante del ántrax, usado con fines terroristas. «De manera poética podemos decir que los pigmentos de las flores pueden dar la alerta ante la sospecha de un ataque», afirma Fernando Gandía Herrero.

Apunta el Bioquímico, existen tres claves para que líneas de trabajo como la que les ocupa progresen. Una es la apuesta decidida por las investigaciones básicas, por conocer el funcionamiento íntimo de las cosas y las relaciones bioquímicas entre ellas. «A partir de ahí, los descubrimientos y las aplicaciones van llegando. Es cuestión de tiempo o de su evolución hacia ciencia aplicada, muchas veces gracias a una nueva mirada», dice. En segundo lugar, están las infraestructuras estables y el desarrollo de técnicas que van a servir para múltiples líneas. Así, en su opinión, el esfuerzo de tiempo y de dinero no se extingue en el cortoplacismo de un solo proyecto. «Esto lo hace muy bien la Universidad de Murcia con su Área Científica y Técnica de Investigación (ACTI), dedicada a cubrir transversalmente las necesidades tecnológicas de muy diversas ramas de investigación a lo largo del tiempo, y nosotros lo hemos aprendido con el desarrollo de nuestra propia plataforma para el control del organismo 'C. elegans' para investigaciones 'in vivo'». Por último, señala que el trabajo en el laboratorio se realiza gracias a un equipo de jóvenes investigadores que innovan con cuantas técnicas experimentales sea necesario, «y gracias al conocimiento e intuición de miembros más experimentados, pero igual de entusiastas, como el profesor Francisco García Carmona, ideólogo y líder de nuestro grupo de investigación. Es necesario cuidar del entorno en el que todos desarrollan sus carreras científicas».

Además, como suele ser habitual en el ámbito científico, el grupo de la UMU colabora con otros grupos de investigación tanto extranjeros como locales. Con el departamento de Ciencia de las Plantas de las Universidad de Cambridge (Inglaterra) en la caracterización de nuevas enzimas identificadas como importantes en la formación de compuestos bioactivos. Con la Universidad Nacional Agraria de Lima (Perú) en el Programa de Cereales Andinos para la caracterización de los pigmentos y propiedades de múltiples variedades de quinoa. Con el grupo de Metalofármacos de la Universidad de Murcia en la caracterización del potencial antitumoral de los prometedores complejos metálicos que ellos sintetizan; y también con otras instituciones en México e Italia.

Asimismo, cuentan con financiación de manera continuada y competitiva, por parte del Ministerio de Ciencia y también de la Fundación Séneca de la Región de Murcia. En el caso del Ministerio a través de los Proyectos de Generación de Conocimiento, y por parte de la Fundación Séneca con el programa de Grupos de Excelencia de la Región de Murcia (GERM) al que pertenece el grupo desde la primera convocatoria. Este año además les han concedido un proyecto para el desarrollo de una prueba de concepto de aplicación en el ámbito alimentario.

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