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Desarrollan tabaco modificado genéticamente que produce cocaína en sus hojas, con fines de investigación médica

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cocaína transgénica
Crédito imagen: https://www.mydr.com.au/

Científicos de China lograron reconstruir la ruta bioquímica completa para producir la molécula de cocaína en hojas de un pariente de la planta de tabaco. Los hallazgos ayudarán a fabricar con seguridad el producto bajo fines de investigación médica, como lo tuvo esta molécula hace más de un siglo.

Tech Times / 25 de noviembre 2021.- La cocaína es una sustancia con una aplicación médica, pero también presenta riesgos significativos de abuso y adicción. Según un reportaje de NewScientist, un equipo de bioquímicos de China han recreado la bioquímica productora de cocaína de la planta de cacao en la planta de tabaco. El estudio fue publicado en la revista Journal of the American Chemical Society.

Desmontando la bioquímica de la planta de coca

La intrincada bioquímica que hace que las plantas de coca produzcan cocaína ha sido descubierta y recreada en un pariente de la planta de tabaco, según el reporte.

Este descubrimiento hace posible reproducir el estimulante o crear sustancias químicas químicamente relacionadas con distintas cualidades al replicar el proceso mediante la alteración genética de otras plantas o microorganismos.

Durante más de un siglo, la capacidad de la planta de coca para producir cocaína ha sido una maravilla para los bioquímicos debido a su estructura química única y compleja y su capacidad para estimular la actividad anestésica.

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Sheng-Xiong Huang y sus colegas del Instituto de Botánica de Kunming en China han descubierto una forma de comprender mejor la sustancia mediante la introducción de dos enzimas previamente ausentes conocidas como EnMT4 y EnCYP81AN15.

Usando estas dos enzimas, el equipo de bioquímicos transformó genéticamente Nicotiana benthamiana, un pariente de la planta del tabaco, para generar cocaína. Descubrieron que podía crear 400 nanogramos de cocaína por miligramo de hoja seca, o aproximadamente el 25 % de la cantidad que se encuentra en una planta de coca.

Según Huang, actualmente no hay suficiente fabricación de cocaína en el tabaco para satisfacer la demanda a gran escala. También mencionó que organismos con alta biomasa y rápido desarrollo, como la bacteria Escherichia coli o la levadura Saccharomyces cerevisiae, pueden ensamblar la ruta biosintética establecida.

cocaína transgénica
La cocaína, el alcaloide arquetípico del tropano del género de plantas Erythroxylum, se ha utilizado clínicamente recientemente como anestesia tópica de las membranas mucosas. A pesar de esto, el paso biosintético clave del esqueleto de tropano requerido (metilecgonona) del intermedio identificado ácido 4-(1-metil-2-pirrolidinil)-3-oxobutanoico (MPOA) ha permanecido, hasta hace poco, desconocido. En este nuevo estudio, el equipo de científicos de China identificó dos enzimas faltantes (EnCYP81AN15 y EnMT4) necesarias para la biosíntesis del esqueleto de tropano en la cocaína mediante la expresión transitoria de los genes candidatos en la planta Nicotiana benthamiana. Se observó que el citocromo P450 EnCYP81AN15 media selectivamente la ciclación oxidativa de S-MPOA para producir la ecgonona intermedia inestable, que luego se metiló para formar metilecgonona ópticamente activa por la enzima metiltransferasa EnMT4 en Erythroxylum novogranatense. El establecimiento de esta vía corrige la hipótesis biosintética de larga data (pero incorrecta) de la metilación de MPOA primero y la ciclación oxidativa en segundo lugar. En particular, la reconstrucción de novo de la cocaína se realizó en N. benthamiana con los dos genes recién identificados, así como con los cuatro ya conocidos. Este nuevo estudio no solo reporta una vía biosintética casi completa de la cocaína y proporciona nuevos conocimientos sobre las redes metabólicas de los alcaloides de tropano (cocaína e hiosciamina) en las plantas, sino que también permite la síntesis heteróloga de alcaloides de tropano en otros (micro)organismos, lo que genera implicaciones significativas para la producción farmacéutica. Fuente: Huang et al, 2022.

Historia del consumo de cocaína

Hace más de 4.000 años, la planta de coca fue tratada como medicina por los primeros habitantes de Bolivia, Perú y Colombia, según el Museo DEA. En el siglo XVI, los exploradores europeos informaron que los lugareños masticaban las hojas de esta planta para mejorar el estado de ánimo, ayudar en la digestión y aumentar el apetito.

Lo creas o no, la mundialmente famosa Coca-Cola incluyó la cocaína como uno de sus principales ingredientes aromatizantes a fines del siglo XIX. Fue a principios de la década de 1900 cuando se sacó de circulación la cocaína cruda. Esta información es de la agencia antidrogas de EE. UU. Curiosamente, la compañía de refrescos niega haber usado cocaína para dar sabor.

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El sabor de Coca-Cola se produce actualmente en los Estados Unidos utilizando una versión sin cocainización del extracto de hoja de coca. Las empresas farmacéuticas seleccionadas utilizan restos de cocaína cruda para fabricar medicamentos, dijo también la DEA.

A principios de 1900, la medicina occidental modificó la planta de coca para que funcionara como un agente anestésico. No fue sino hasta la década de 1970 que la droga se reintrodujo como un narcótico del que se abusaba y se convertía en una sustancia ilegal de fácil acceso y bajo costo.

El gobierno federal clasifica la cocaína como una sustancia controlada de la Lista II. Esto significa que la ley otorga permisos y restricciones a las drogas con respecto a la posesión, fabricación y uso.

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