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Desarrollan levadura transgénica que produce psilocibina, compuesto usado para tratar la depresión severa

mayo 19, 2020
Redaccion

Científicos de la Universidad Técnica de Dinarmarca (DTU) desarrollaron una levadura genéticamente modificada que produce psilocibina, un compuesto psicoactivo (de los “hongos mágicos”) y potencial fármaco para tratar la depresión y otras afecciones psicológicas.

Technical University of Denmark / 16 de abril, 2020.- Se ha descubierto que los hongos con psilocibina tienen efectos dañinos mínimos y podrían beneficiar a las personas con depresión severa. Pero siguen siendo ilegales a pesar de que ofrecen una alternativa innovadora a varias afecciones psicológicas mal tratadas.

Sin embargo, los compuestos psicodélicos están actualmente en una ola de impulso positivo provocada por el cannabis, y si la psilocibina se aprueba como un medicamento farmacéutico, la producción de levadura modificada parece ser la opción más comercialmente viable.

“Es inviable y demasiado costoso extraer la psilocibina de los hongos mágicos y los mejores métodos de síntesis química requieren sustratos de partida costosos y difíciles de obtener. Por lo tanto, es necesario reducir el costo de producción y proporcionar una cadena de suministro más consistente” dice Nick Milne, ex Postdoc en DTU Biosustain y CSO y cofundador de Octarine Bio.

La bioproducción de psilocibina ha generado un gran interés y los investigadores ya han demostrado la producción a pequeña escala en bacteria E. coli. Sin embargo, la producción de bacterias viene con una amplia gama de preocupaciones que pueden abordarse utilizando levadura en su lugar.

En levadura, los científicos prueban que la psilocibina se puede producir de novo, lo que significa que puede producir la molécula simplemente cultivando la levadura (genéticamente modificada con genes de Psilocybe cubensis) con azúcar y otros nutrientes, sin la necesidad de agregar ningún otro sustrato inicial.

La producción de psilocibina de novo en E. coli es difícil, ya que una enzima clave en la ruta biosintética no funciona en las bacterias, por lo que para solucionar este problema, debe agregar un sustrato inicial costoso, lo que hace que todo el proceso de producción sea demasiado costoso.

“Dado que la levadura y los hongos Psilocybe son especies muy relacionadas, esta enzima funciona muy bien en la levadura, proporcionando una alternativa mucho más rentable”, dice el líder del grupo en DTU Biosustain Irina Borodina.

Además, la levadura también funciona mejor en la fermentación a gran escala debido a su larga historia en el proceso de elaboración de la cerveza, y también en el proceso de purificación, ya que E. coli produce compuestos potencialmente dañinos adicionales que no son buenos en el producto final.

Desafíos aún por resolver

En el estudio publicado en Metabolic Engineering Journal, los investigadores alcanzaron niveles bastante altos de psilocibina, pero si la producción debe ampliarse, se debe superar un obstáculo importante.

En el esqueleto central de la psilocibina se encuentra un grupo fosfato que se escinde cuando la molécula se convierte en su forma activa.

“Lo que encontramos en el estudio es que obtenemos una gran cantidad de este compuesto psilocina no fosforilada. Esencialmente, estamos perdiendo la mitad de nuestro producto porque el grupo fosfato se cae. Hacer frente a esta gran cantidad de psilocina es algo que absolutamente necesita resolverse antes de pasar de manera realista a un proceso de producción”, explica Nick Milne.

Para solucionar el problema, se necesita mucha más ingeniería metabólica. Lo bueno para los científicos es que el punto de partida es una vía bien estudiada llamada vía shikimate. Ya hay mucha experiencia trabajando con esra, por lo que desde ese punto de vista, debería ser bastante sencillo.

Los valiosos derivados

Si bien la producción de novo de psilocibina en la levadura GM logrando altos niveles debe considerarse impresionante como prueba de concepto, los investigadores detrás del estudio también subrayan la importancia de producir otros derivados naturales y novedosos.

Los hongos psilocybe también producen una gama de moléculas que son estructuralmente similares a la psilocibina pero que son demasiado difíciles de purificar, lo que dificulta la investigación de su efecto terapéutico. En este estudio, los investigadores demostraron la producción de una gama de derivados de la ruta de la psilocibina y, además, al combinar genes de la ruta biosintética de melatonina, pudieron demostrar la producción de una molécula completamente nueva.

Esta tecnología ha sido transferida a Octarine Bio, una empresa spin-out del Centro de Biosustentabilidad de la Fundación Novo Nordisk (DTU Biosustain) y la Universidad de Copenhague, que están interesados ​​no solo en la producción a gran escala de psilocibina sino también en el potencial de produciendo nuevos derivados.

“Nuestro interés no es solo producir kilogramos de psilocibina a escala de kilogramos, sino utilizar la maquinaria biológica para hacer nuevos derivados que no están disponibles en la actualidad. Por lo tanto, es muy útil que no solo podamos demostrar la producción de psilocibina sino que también encontremos muchos derivados que podrían tener una relevancia terapéutica importante”, dice Nick Milne.

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