Cuando una nave espacial se encuentra a millones de kilómetros de la Tierra, una simple emergencia médica puede convertirse en una catástrofe. Los medicamentos se degradan más rápido en el espacio que en la Tierra. De hecho, estudios sobre el suministro de medicamentos de la Estación Espacial Internacional revelaron que más de la mitad de los medicamentos a bordo habían caducado en tres años, apenas el tiempo suficiente para un viaje de ida y vuelta a Marte, que dura unos 200 días en cada sentido. Las misiones de reabastecimiento no son una opción cuando uno se encuentra en las profundidades del espacio interplanetario.
Los ingenieros de la Universidad de California en San Diego creen tener una solución, y es sorprendentemente sencilla: cultivar la medicina como si fuera un tomate.
Su nuevo estudio, publicado en npj Science of Plants, demuestra un método sencillo para producir y recolectar repetidamente productos farmacéuticos a partir de plantas vivas en condiciones similares a las del espacio, sin triturar las plantas, sin un laboratorio lleno de equipos costosos y sin generar montañas de residuos biológicos.
Las plantas como farmacias vivientes
La idea de usar plantas para producir drogas no es nueva. Lo novedoso aquí es encontrar la manera de hacerlo de forma lo suficientemente limpia y compacta como para que funcione en una nave espacial.
El equipo se centró en un compuesto que llevan estudiando durante más de una década: el virus del mosaico del caupí (CPMV). A pesar de su nombre poco atractivo, el CPMV ha demostrado una sorprendente capacidad para activar el sistema inmunitario y dirigirlo hacia el ataque a los tumores. Ha demostrado fuertes efectos antitumorales en ratones y en estudios clínicos con perros con cáncer, y actualmente se está investigando su uso como terapia para humanos.
Para crear CPMV, los investigadores utilizan dos especies de plantas: Nicotiana benthamiana (pariente del tabaco) y guisantes de ojo negro. Estas plantas son especialmente eficaces para extraer el compuesto rápidamente: a mayor biomasa, mayor producto. El principal obstáculo siempre ha sido la extracción.
“Cultivar este compuesto en estas plantas es sencillo”, afirmó Patrick Opdensteinen, investigador postdoctoral y primer autor del estudio. “Pueden producir una gran cantidad de biomasa en poco tiempo, y a mayor biomasa, mayor producto. La principal dificultad ahora reside en descubrir cómo extraer el producto de las plantas”.
La solución del equipo se inspiró en cómo se utilizan las células bacterianas y de mamíferos en la fabricación de productos farmacéuticos. En lugar de triturar el organismo entero, se induce al organismo a secretar el producto.
Las plantas liberan naturalmente sustancias en el apoplasto, una red de espacios llenos de líquido entre las células, ubicada en el interior de la hoja. Los investigadores descubrieron que podían extraer el CPMV del apoplasto sin dañar la planta.
Sin embargo, a través de sus estudios, los investigadores han descubierto cómo realizar la extracción. Las hojas se sumergen en una solución tampón y se colocan en un recipiente sellado. Se aplica vacío, lo que inunda el apoplasto con líquido. A continuación, las hojas saturadas se colocan en pequeños viales y se centrifugan suavemente, extrayendo así el fluido cargado con el virus CPMV. El líquido resultante se filtra para separar las partículas virales más grandes de los restos vegetales más pequeños.
Todo el proceso es rápido. Los investigadores recolectaron y purificaron el virus CPMV de más de 50 plantas en menos de dos horas. Y como las hojas permanecen vivas, las mismas plantas se pueden cosechar repetidamente, convirtiéndolas en fábricas farmacéuticas renovables y bajo demanda.
Pruebas en condiciones espaciales
Para comprobar si el método funcionaría realmente fuera de la Tierra, el equipo sometió a sus plantas a una serie de factores de estrés similares a los del espacio. Para simular la microgravedad, colaboraron con el laboratorio de Maziar Ghazinejad en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la UC San Diego. El equipo de Ghazinejad suele utilizar máquinas de posicionamiento aleatorio —dispositivos que rotan continuamente las muestras para contrarrestar el efecto de la gravedad— para estudiar el comportamiento de los materiales en el espacio. Construyeron una a medida para las plantas. Además, las plantas fueron expuestas a fluctuaciones de temperatura y estrés oxidativo para imitar los efectos nocivos de la radiación espacial.
Los resultados fueron alentadores y, en ocasiones, sorprendentes. En algunos casos, los factores de estrés aumentaron el rendimiento del CPMV. Los investigadores creen saber por qué. Las plantas sometidas a estrés se vuelven más susceptibles a la infección viral, y dado que el CPMV es un virus vegetal, esta vulnerabilidad juega a su favor. Si se somete a la planta a un ligero estrés, produce más del compuesto que se intenta cosechar.
“Las plantas se vuelven más susceptibles a las enfermedades cuando están estresadas, lo cual suele ser una desventaja”, dijo Opdensteinen. “Pero como nuestro producto se deriva de un virus vegetal, podemos usar esa respuesta al estrés para aumentar los rendimientos”.
El equipo reconoce abiertamente que aún existe una distancia considerable entre esta prueba de concepto y un astronauta cultivando su propio jardín de drogas a bordo en ruta a Marte.
Sin embargo, antes de que todo esto pueda llevarse a cabo, los investigadores necesitan comprender mejor cómo las condiciones espaciales afectan la biología básica de las plantas: cómo se mueve el agua, cómo se absorben los nutrientes y cómo se desarrollan las raíces sin una dirección claramente definida. También están colaborando con el Laboratorio de Propulsión de Cohetes de la UC San Diego para estudiar cómo los lanzamientos de cohetes afectan a las semillas y al material genético utilizado para preparar las plantas.
Pero la visión es convincente. Ya se cultivan plantas en naves espaciales, en parte porque ayudan a reciclar el aire y el agua. Un sistema que permita que esas mismas plantas produzcan medicamentos a demanda —utilizando únicamente luz, agua, tierra y una centrífuga sencilla— podría cambiar por completo el enfoque de las misiones de larga duración.
Fuente: ZME Science.