Biotecnología para tratar el Alzheimer

Fue un día atípico porque el profesor José Daniel, experto en biotecnología vegetal, no tenía disponible su bicicleta y tuvo que movilizarse en TransMilenio. De camino a la estación, vio que estaba ahí la planta que tanto tiempo llevaba buscando. Se trataba del Narcissus, con su flor brillante y esquiva, de pétalos amarillos e inconfundible corona. La especie originaria de la cuenca mediterránea y Europa había recorrido miles de kilómetros, quién sabe cómo, para florecer en el jardín externo de una casa del barrio Modelo Norte de Bogotá. Con ese golpe de suerte inesperado, tocó la puerta de los dueños del narciso para preguntarles si le podían regalar un bulbo, o un 'piecito' como dicen las abuelas, útil en la investigación que adelantan en el Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de los Andes.

Flor Narcissus, jardín en el barrio Modelo Norte y bulbos de Narcissus - Fotos: José Daniel Beltrán

Los profesores, José Daniel Beltrán, biólogo, y María Francisca Villegas, microbióloga y líder de la investigación, vienen trabajando en el diseño de biofábricas microbianas con aplicaciones industriales o ambientales en el Centro de Investigaciones Microbiológicas (CIMIC) de Los Andes.

María Francisca Villegas, profesora del Dpto. de Ciencias Biológicas y Ph. D. en Ingeniería Bioquímica de University College London, Inglaterra - Foto: Daniel Álvarez

Al principio, a través de un proyecto financiado por el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (Minciencias), investigaron cómo un grupo de metabolitos secundarios (moléculas pequeñas que se producen durante el proceso metabólico) de la familia de las Amarilidáceas producía alcaloides para el tratamiento de infecciones virales. Allí descubrieron que entre esos alcaloides estaba la galantamina, aprobada por la Food and Drug Administration (FDA) de los Estados Unidos, para tratar la enfermedad de Alzheimer. En ese punto, se enfocaron y desarrollaron su investigación, intentando responder la incógnita de cómo producir de forma sostenible la galantamina.

¿Qué es la galantamina?

La galantamina es un alcaloide presente en algunas familias de plantas, que estas utilizan para protegerse contra plagas, explica la profesora María Francisca Villegas. Esta sustancia, en particular, tiene aplicaciones terapéuticas, específicamente en el control de la progresión de la enfermedad de Alzheimer y otros trastornos cognitivos relacionados con la demencia, que sufren más de 55 millones de personas en el planeta, según la Organización Mundial de la Salud (OMS).

Funciona como un inhibidor de la acetilcolinesterasa, una enzima que descompone la acetilcolina, un neurotransmisor importante en el cerebro involucrado en la memoria y en otras funciones cognitivas. Al inhibir esta enzima, la galantamina ayuda a aumentar los niveles de acetilcolina en el cerebro, lo que puede mejorar temporalmente la función cognitiva en personas con demencia leve a moderada.
 

El potencial de la producción sostenible

Para producir de manera sostenible la molécula, desde el CIMIC han pensado en dos estrategias, detalla Villegas:
 

1. Producir tejido vegetal in vitro. Con este método han cultivado varias de estas especies de Amarilidáceas en los invernaderos de la Universidad —como la Urceolina, el género más común en Suramérica— sobre todo las que han recolectado de regiones como el Cauca, el Quindío, y como la Narcissus, encontrada en Bogotá, para ser producidas in vitro y escaladas con la idea de cultivar el tejido y extraerlo.

Ejemplares de Amarilidáceas en el invernadero de la Universidad de los Andes - Foto: Daniel Álvarez
 

2. Conocer la ruta metabólica que produce la galantamina para llevar esos mecanismos a la levadura. Aquí se han llevado esos mecanismos (presentes en las plantas) de fabricación del alcaloide a las bacterias para que estas o una levadura produzcan galantamina y, como es el único alcaloide que estaría presente, se facilita el proceso de extracción y purificación.

Utilizando esta última estrategia, se puede producir galantamina de una manera más eficaz.

Urceolina - Foto: Daniel Álvarez
 

Una estrategia innovadora que no arriesga la seguridad alimentaria

Si bien ya se identificó que este alcaloide está presente en las Amarilidáceas, las cuales algunas de ellas, incluso, son plantas ornamentales que están en las casas de muchas familias, cultivarlas a gran escala podría suponer un riesgo para la seguridad alimentaria, pues ocuparían tierras fértiles, útiles en la producción de alimentos. Además, que el tejido vegetal también produce otros alcaloides, lo que complica su purificación. En cambio, conocer y replicar la ruta metabólica en levadura permitiría llevar a cabo procesos de purificación de la galantamina más sensibles, más sencillos, porque no existen otros alcaloides.

La enfermedad de Alzheimer es la forma más común de demencia y puede representar entre un 60 % y un 70 % de los casos, detalla la Organización Mundial de la Salud; en esta medida, desarrollar el campo interdisciplinario que combina la biología con la tecnología para fabricar compuestos farmacéuticos supondría una gran oportunidad, en muchos sentidos, para Colombia. Una dinámica que, sin duda, fomenta la ciencia, y ayudaría a mejorar las condiciones de vida de las personas. La clave está en la biotecnología.