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Los científicos crean opioides usando levadura

La levadura es un tipo de microorganismo comúnmente utilizado para hacer pan, vino y cerveza. Ahora, un equipo de investigación de la Universidad de Stanford, California, lo ha alejado de la comida y la bebida y lo ha aplicado al mundo médico, utilizando levadura para fabricar opioides.
La levadura (en la foto) es un microorganismo comúnmente utilizado para hacer pan, cerveza y vino.
Crédito de la imagen: Stephanie Galanie

La autora principal del estudio Christina Smolke, profesora asociada de bioingeniería en Stanford, y sus colegas publican sus hallazgos en la revista Ciencia.

Los opioides son los analgésicos más utilizados en los Estados Unidos. Funcionan al unirse a receptores opioides en el sistema nervioso central y el tracto gastrointestinal, lo que reduce la intensidad de las señales de dolor enviadas al cerebro.

Los tipos de opioides incluyen hidrocodona, codeína, metadona, heroína y morfina, y se obtienen de la adormidera.

Según Smolke y sus colegas, puede llevar alrededor de 1 año producir un lote de medicamentos opioides. Las amapolas deben ser cosechadas de granjas en países que tienen licencia para cultivarlas, como Australia y partes de Europa, y procesadas, antes de ser enviadas a fábricas farmacéuticas en los EE. UU. Las moléculas de fármaco activo luego se extraen de la planta y se convierten en medicamentos opioides.

Pero, ¿podría evitarse este proceso que consume mucho tiempo si los científicos pudieran fabricar opioides usando levadura?

La modificación genética de la levadura involucró 23 enzimas de plantas, bacterias y ratas

En la actualidad, los medicamentos derivados de plantas se crean mediante procesos químicos que extraen y concentran los compuestos activos. Pero el equipo de Stanford ha desarrollado un nuevo enfoque para hacer opiáceos.

Los investigadores ya han modificado genéticamente la levadura para producir artemisinina, un medicamento originalmente procedente del árbol de ajenjo dulce que se usa para tratar la malaria, mediante la biosíntesis. Esto implicó agregar secciones modificadas de ADN de seis enzimas en células de levadura para reprogramarlas. El proceso ha demostrado ser un éxito, con aproximadamente un tercio de la artemisinina mundial creada ahora con este enfoque.


Usando 23 enzimas de plantas, bacterias y ratas, los investigadores pudieron modificar genéticamente la levadura para producir un opioide llamado hidrocodona.
Crédito de la imagen: Stephanie Galanie y Christina Smolke

Sin embargo, Smolke y sus colegas dicen que el proceso de biosíntesis que utilizaron para crear opioides usando levadura fue mucho más desafiante; se necesitaron 23 enzimas de plantas, bacterias y ratas para modificar genéticamente la levadura con el fin de crear hidrocodona.

"Esta es la síntesis química más complicada jamás desarrollada en la levadura", dice Smolke.

Las amapolas de opio y algunas otras plantas producen una molécula llamada (S) -reticulina, que se reconstituye naturalmente en una variante llamada (R) -reticulina. Esta variante inicia la producción de moléculas para aliviar el dolor.

Los investigadores agregaron la enzima que reconfigura la reticulina a la levadura pero descubrieron que no produjo suficiente hidrocodona. Como tal, modificaron genéticamente cada enzima posterior en el proceso de reconfiguración para aumentar la producción de hidrocodona.

Agregar las 23 enzimas modificadas a las células de levadura permitió la conversión de azúcar, la principal fuente de combustible, en hidrocodona en 3-5 días. "Las enzimas producen y rompen moléculas. Son los héroes de acción de la biología", dice la coautora del estudio Stephanie Galanie.

Usando este proceso, el equipo también pudo crear thebaine, un precursor de otros compuestos opioides. Mientras que la tebaína desarrollada de esta manera todavía tendría que ser procesada en fábricas farmacéuticas, los investigadores dicen que aceleraría la producción al eliminar la necesidad del crecimiento de la adormidera.

¿Podría este nuevo proceso contribuir al abuso de opioides?

Si bien los opiáceos son analgésicos efectivos, también juegan un papel clave en el abuso de medicamentos recetados. En 2012, se estima que alrededor de 2.1 millones de personas en los EE. UU. Tenían trastornos por consumo de sustancias relacionadas con los opiáceos, y la tasa de muertes accidentales por analgésicos recetados se ha más que cuadruplicado en el país desde 1999.

Smolke y sus colegas admiten que su nuevo enfoque sobre el desarrollo de opioides puede generar inquietudes sobre cómo podría afectar el abuso del medicamento. Dicen que si el proceso fuera ampliado y puesto en uso, tendría que estar bajo estricta regulación.

"Queremos que haya un proceso deliberativo abierto para reunir a investigadores y políticos", dice Smolke. "Necesitamos opciones para ayudar a garantizar que la producción de compuestos medicinales basada en bio se desarrolle de la manera más responsable".

Si bien los opiáceos son drogas muy abusadas en los EE. UU., El equipo de Stanford señala que todavía hay alrededor de 5.500 millones de personas en todo el mundo que tienen acceso limitado o nulo a los analgésicos.

Dicen que la modificación genética de la levadura en opioides podría reducir el costo de los medicamentos y extender su alcance a lugares donde el acceso a medicamentos para el dolor es bajo. Lo que es más, dicen que su enfoque podría usarse para desarrollar medicamentos para tratar otras afecciones, como la artritis, las enfermedades infecciosas y el cáncer.

Smolke agrega:

"Las moléculas que producimos y las técnicas que desarrollamos demuestran que es posible fabricar medicamentos importantes desde el principio utilizando únicamente levadura. Si se desarrollan de forma responsable, podemos fabricar medicamentos y proporcionarlos justamente a todos los que los necesitan".

El mes pasado, Noticias médicas hoy informó sobre un estudio que encontró que las personas con dolor de espalda crónico que tienen trastornos psiquiátricos tienen un 75% más de probabilidades de participar en el abuso de opiáceos.

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