El uso de plantas en medicina se remonta a la antigüedad, pero la revolución de la biología molecular a partir de la década de 1980 ofreció muchas oportunidades, como el uso de plantas para la producción de proteínas biofarmacéuticas.
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El cultivo de plantas para la producción de proteínas biofarmacéuticas, también llamado agricultura molecular, es un proceso alternativo de biofabricación, que consiste básicamente en la modificación genética de plantas para que produzcan proteínas o productos químicos de uso medicinal. Los fármacos que son producidos de esta manera son denominados como PMP por las siglas en inglés de Plant Made Pharmaceutical (producto farmacéutico generado por plantas).
Entre los productos con mayor potencial de la agricultura molecular tenemos tres clases principales: anticuerpos o candidatos a vacunas, proteínas humanas de reemplazo tales como productos sanguíneos y proteínas para el tratamiento de enfermedades comunes y raras.
Este proceso de biofabricación se propuso inicialmente porque el cultivo de plantas tiene el potencial de ser más eficiente que los métodos convencionales basados en células de bacterias, mamíferos e insectos, al requerir solo luz, agua y suelo, lo que puede llegar a constituir una alternativa de fácil implementación para los países en vías de desarrollo.
Ventajas y desventajas de la agricultura molecular
Una de las ventanas de producir fármacos basados en plantas es que a diferencia de los sistemas de producción tradicionales, los patógenos zoonóticos no pueden infectar plantas, por lo tanto, no constituyen una fuente de contaminación para los productos derivados de la agricultura molecular.
Así mismo, la adaptabilidad de la agricultura molecular es especialmente adecuada para la medicina personalizada en la que los productos farmacéuticos deben adaptarse a pacientes individuales, como para el tratamiento de raros tipos de cáncer. La producción también se puede incrementar o reducir en función de la cantidad de plantas cultivadas para dar respuesta a situaciones de emergencia epidemiológicas o alta demanda.
La simplicidad y los bajos costos asociados con el crecimiento de las plantas son clara una ventaja. Sin embargo, se requieren cuantiosas inversiones en instalaciones para poder desarrollar los procesos de extracción y purificación.
Agricultura molecular para producir vacunas
Para la fabricación de vacunas, la producción de proteínas a través de plantas posee varias ventajas sobre sus contrapartes producidas mediante sistemas bacterianos, de mamíferos o de insectos. Por ejemplo, las plantas expresan diferentes glucanos, lo que hace que las proteínas de origen vegetal sean más inmunogénicas que sus homólogas de mamíferos.
En la fabricación de vacunas mediante el uso de plantas, se producen partículas con una estructura similar a los virus que comprenden la proteína o las proteínas de interés del patógeno y los componentes de la planta. Estos componentes vegetales, como las lectinas, los glucanos, las saponinas y las proteínas de choque térmico, tienen propiedades adyuvantes que potencian la respuesta inmunitaria y reducen la necesidad de adyuvantes adicionales en la formulación de la vacuna. Sin embargo, el aumento de la estimulación inmunológica puede provocar reacciones alérgicas hacia algunos de los componentes de la planta, pero varios ensayos clínicos para vacunas artificiales contra el virus de la influenza han reducido sustancialmente este riesgo.
Se espera que las vacunas de origen vegetal contra el virus de la influenza y el SARS-CoV-2 denominadas NCT03739112 y NCT04636697 respectivamente, sean las primeras proteínas terapéuticas producidas completamente en plantas para uso humano, según un artículo publicado recientemente en Science Magazine que brinda una perspectiva sobre el desarrollo de la agricultura molecular.
Vacunas comestibles
Una de las aplicaciones más prometedoras fue estudiada en una investigación publicada el año 2016 en British Journal of Clinical Pharmacology que trata sobre la producción de biofármacos orales en tejidos vegetales comestibles, lo cual podría revolucionar la industria farmacéutica al reducir el costo de los sistemas de producción basados en la fermentación y también eliminar los costos posteriores de purificación, refrigeración y transporte.
Las proteínas recombinantes se pueden expresar en diferentes partes de las plantas, como hojas, semillas, frutos y tubérculos comestibles, dependiendo de la especie. Y de hecho, se han investigado este uso potencial en muchas especies comestibles diferentes, como alfalfa, zanahoria, lechuga, tomate, papa, maíz, trigo, cebada, fresa, soja, apio, col, espinaca, coliflor, arroz y plátano.
La primera vacuna comestible derivada de plantas fue elaborada mediante un tipo de papa transgénica en 1995 y desde entonces se han empleado otros cultivos en ensayos preclínicos, como tomate, zanahoria, maíz y arroz.
Estas terapias comestibles elaboradas con plantas todavía se encuentran en una etapa temprana de desarrollo, pero si logran buenos resultados, podrían crear nuevas clases de productos farmacéuticos y revolucionar el sector.
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