Los productos farmacéuticos a base de alcaloides derivados de plantas pueden ser tratamientos potentes para una variedad de enfermedades. Pero obtener estos poderosos agentes terapéuticos de las plantas puede llevar mucho tiempo y costar mucho dinero. porque a menudo se necesitan muchas plantas para producir una pequeña cantidad de medicamento.

Sin embargo, los avances en la ingeniería metabólica de microbios podrían conducir a producción más rápida de medicamentos ya aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA). Esa es la conclusión de un estudio publicado recientemente en Biología química de la naturaleza por Amy Ehrenworth, un doctorado estudiante, y Pamela Peralta-Yahya, profesor asistente y asesor de Ehrenworth en la Facultad de Química y Bioquímica.

Las vías metabólicas están en el corazón de la solución, Peralta-Yahya dice. Estas vías son como líneas de producción que comprenden las enzimas necesarias para ensamblar productos específicos, como alcaloides terapéuticos. Gracias a los avances en ingeniería metabólica y biología sintética, las vías metabólicas de las plantas se pueden instalar en microbios, permitiendo que los microbios fabriquen los productos vegetales.

Muchos medicamentos que se basan en productos naturales de plantas se producen por semisíntesis. Eso generalmente implica tomar compuestos de la planta y transformarlos químicamente para obtener los medicamentos deseados al final de la línea de producción.

Algunos de esos pasos químicos pueden ser arduos. En el caso de alcaloides modificados, Ehrenworth y Peralta-Yahya demostraron en 2015 que los microbios se pueden modificar para producirlos más fácilmente. Para el nuevo trabajo, Ehrenworth examinó las bases de datos de fármacos para encontrar candidatos a fármacos alcaloides elegibles para eficiencias de producción a través de microbios diseñados.

Cuando se trata de reducir el costo de producción de medicamentos, "Nuestra idea fue que no deberíamos utilizar necesariamente microbios diseñados para fabricar el producto natural de la planta exacta, "Dice Peralta-Yahya." En su lugar, deberíamos usar microbios diseñados para fabricar algo que esté más cerca de un medicamento aprobado por la FDA ".

"Puedes cultivar tinas de microbios durante la noche, por lo que es un proceso mucho más rápido, "Dice Ehrenworth." Tampoco estás matando árboles ".

Ehrenworth se refiere al árbol feliz chino, la fuente de la camptotecina, un fármaco alcaloide. Dos medicamentos contra el cáncer, topotecan e irinotecan, son derivados de la camptotecina, y su producción parte del alcaloide natural.

"Ambos derivados se modifican en el mismo lugar de la molécula, "Dice Ehrenworth. La ingeniería de microbios para producir el último intermedio común antes de los compuestos farmacológicos finales reduciría los pasos químicos requeridos.

Para buscar fármacos que se beneficien de este tipo de ingeniería metabólica, Ehrenworth buscó en bases de datos de más de 2, 000 productos farmacéuticos aprobados por la FDA disponibles en Drugbank.ca, la FDA, y otras fuentes. Ella y Peralta-Yahya determinaron que siete fármacos alcaloides modificados aprobados por la FDA serían los objetivos más beneficiosos para la ingeniería metabólica:solifenacina, galantamina, cisatracurio, levorfanol, butorfanol, irinotecan, y topotecan.

"Me sorprendió la cantidad de alcaloides modificados que se pueden diseñar con la tecnología actual, "Dice Peralta-Yahya." Pensé que tal vez encontraríamos uno o dos. Pero eran muchos y literalmente puedes empezar a trabajar en ellos mañana ".

Los químicos y biólogos no necesitan esperar a que se descubran o construyan nuevas tecnologías o procesos, Agrega Peralta-Yahya. "Está todo ahí".