Aprendiendo de las plantas dedaleras para fabricar medicamentos para el corazón


Contienen un activo clave para tratar la insuficiencia cardíaca.

Las plantas del género Digitalis, que se encuentran en muchos jardines, son conocidas por la lluvia de flores en forma de campana que producen. Conocidas por múltiples nombres populares en diferentes lugares del mundo, las plantas que pertenecen a este género también albergan un activo menos visible: sustancias químicas llamadas glucósidos cardíacos, que se han registrado para tratar la insuficiencia cardíaca desde la década de 1780, según explica Zhen Wang, biólogo de la Universidad de Buffalo.

La investigación de Wang trata sobre cómo las dedaleras crean estos compuestos medicinales, con miras a mejorar el proceso. La agricultura dedalera requiere mucho tiempo y mano de obra, y Wang espera cambiar eso. Específicamente, su laboratorio está investigando los procesos químicos que usan las plantas para crear glucósidos cardíacos: qué pasos se toman, qué genes se activan y qué enzimas se implementan.

Mejorar un proceso natural

“La razón por la cual las plantas producen tantos productos naturales con propiedades medicinales es porque también están luchando contra las enfermedades”, dice Wang, profesor asistente de ciencias biológicas en la Facultad de Artes y Ciencias de la UB. “Las plantas no son como los animales. No pueden huir cuando llega el estrés, así que se las arreglan para convertirse en los químicos más extraordinarios del planeta”.

Y sin embargo, la forma en cómo sintetizan muchos productos naturales es en gran parte desconocida, nos explica Wang. “Quiero entender cómo podemos aprovechar el poder de la naturaleza para hacer que el proceso de producción de compuestos medicinales sea más eficiente y sostenible. Las dedaleras hacen estos poderosos compuestos, pero lleva dos años hacerlo, y no los hacen en un gran cantidad. ¿Cómo podemos mejorar este proceso?”

Dos nuevos estudios sobre su composición química

El equipo de Wang publicó recientemente un par de artículos que detallan las características de los glucósidos cardíacos en dos especies de dedalera: Digitalis purpurea, una flor púrpura vistosa que se encuentra en muchos jardines; y Digitalis lanata, que se cultiva con fines medicinales. “Este tipo de estudio es importante porque primero tenemos que conocer la estructura precisa de los compuestos naturales antes de poder explorar sus efectos medicinales”, dice Wang.

El primer artículo, publicado en línea en enero de 2020 en el Journal of Chromatography, describe métodos para evaluar la masa exacta y la estructura de los glucósidos cardíacos, y compara los compuestos encontrados en Digitalis purpurea y Digitalis lanata. El segundo estudio, publicado en línea en marzo de 2020 en la revista Data in Brief, amplía el primero, proporcionando datos adicionales sobre las características de los glucósidos cardíacos en ambas especies.

“Cuando observamos los glucósidos cardíacos en cada uno de ellos, encontramos diferencias drásticas”, dice Wang. “En la cepa industrial que se cultiva para la medicina, se ven cantidades mucho mayores de glucósidos cardíacos, con mucha más diversidad. Creo que esto solo resalta la adaptación de las plantas y lo versátiles que son como químicos”.

Perfeccionar las habilidades naturales de la dedalera

Digitalis lanata se cultiva para la medicina porque produce un glucósido cardíaco llamado digoxina. Este compuesto es tóxico en grandes cantidades, pero se prescribe con moderación, en pequeñas dosis, para tratar la insuficiencia cardíaca y ciertas anomalías del ritmo cardíaco.

Los métodos actuales para producir digoxina son engorrosos: debido a que cada planta de dedalera produce solo un poco de la sustancia química, los agricultores deben cultivar la cosecha en grandes cantidades, dice Wang. Eso consume muchas tierras agrícolas. El tiempo de espera también es largo. “Se necesitan dos años, desde el momento en que siembras la semilla hasta el momento en que las hojas están listas para la cosecha, y luego tienes que secarla en el silo”, detalla. “Luego, la planta se tritura en polvo, y el compuesto se extrae y purifica mediante procesos químicos”.

Si el equipo de Wang puede descubrir, paso a paso, cómo las dedales producen glucósidos cardíacos, los científicos podrían aprovechar esa información para explorar una variedad de mejoras. Los biólogos podrían diseñar microbios de rápido crecimiento, como levaduras o cepas inofensivas de bacterias, para producir glucósidos cardíacos más rápidamente. Los científicos podrían manipular genéticamente las dedaleras para producir grandes cantidades de digoxina, lo que aumentaría la eficiencia de las granjas y liberaría la tierra para otros cultivos útiles.