Într -o seră din spatele laboratorului, o plantă de tutun aparent obișnuită face ceva ce, până ieri, părea rezervat cărților de științifico-fantastic: produce simultan cinci substanțe psihedelice.

Nu prin magie, ci prin inginerie genetică precisă, orchestrată de o echipă internațională condusă de cercetători de la Institutul Weizmann din Israel.

Punctul de plecare a fost simplu și ambițios: dacă plantele, ciupercile și unele broaște pot fabrica natural molecule cu potențial terapeutic, poate fi reprodus acest arsenal chimic într-o singură plantă, ușor de crescut și de controlat?

Răspunsul a venit sub forma lui Nicotiana benthamiana, o rudă a tutunului folosită frecvent ca organism model, aleasă pentru viteza cu care crește și pentru ușurința cu care poate fi modificată. Miza este clară.

Pe măsură ce interesul pentru psihedelice crește, stimulat de rezultatele tot mai promițătoare în depresie, anxietate sau PTSD, cercetarea se lovește de un obstacol pragmatic: accesul la compuși.

Aprovizionarea tradițională depinde de organismele care îi produc natural — plante, fungi și broasca Incilius alvarius — iar recoltarea lor deschide dileme etice și ecologice, pe fondul pierderii habitatelor și al supraexploatării. Legal, drumul nu este mai lin.

Ca să ocolească aceste bariere, cercetătoarele Paula Berman și Janka Höfer și-au propus să reconstruiască, pas cu pas, mecanismele biochimice care stau la baza producției acestor molecule.

Au identificat genele-cheie din două plante, Psychotria viridis și Acacia acuminata, responsabile pentru sinteza DMT, și au cartografiat etapele necesare.

Apoi au combinat aceste piese cu gene preluate din ciuperci psihedelice (Psilocybe cubensis) și din broasca Rhinella marina, adăugând enzime auxiliare din orez și creson pentru a ghida reacțiile. Întregul pachet genetic a fost introdus în Nicotiana benthamiana.

Odată pornit „lanțul de montaj” metabolic, cercetătorii au urmărit producția a cinci triptamine psihedelice: DMT (prototipul derivat din plante), psilocină și psilocibină (molecule emblematice ale ciupercilor), precum și bufotenină și 5-MeO-DMT (asociate broaștelor).

Rezultatul a fost fără precedent: aceeași plantă a produs toate cele cinci compuși, în același timp. Există însă o limită firească. Când mai multe căi metabolice concurează pentru aceleași resurse interne, randamentul fiecăreia scade.

Unele dintre molecule au apărut în cantități mai mici decât în organismele-lor sursă. Chiar și așa, nivelurile obținute indică faptul că, prin reglaje fine, această platformă ar putea funcționa ca o „fabrică” biologică de triptamine pentru laborator.

Echipa nu s-a oprit la reproducerea fidelă a naturii. Prin modificarea enzimelor implicate, a reușit să creeze și variante noi ale acestor compuși — analogi care nu există în mod natural, dar care ar putea fi utili din punct de vedere terapeutic.

Această capacitate de a diversifica moleculele direct în plantă deschide un câmp flexibil de explorare: producții personalizate pentru întrebări științifice distincte sau pentru aplicații medicale încă în formare.

„Strategia noastră a stabilit un sistem vegetal heterolog capabil să producă cinci compuși importanți, cu valoare terapeutică, precum și derivații și analogii lor nenaturali, oferind un punct de plecare pentru producerea acestora în plante”, scrie echipa.

Iar concluzia lor merge dincolo de demonstrația de principiu: „Combinarea funcțiilor catalitice din diferite ramuri ale vieții, împreună cu ingineria metabolică ghidată de designul rațional al proteinelor, a permis o producție mult mai eficientă a acestor compuși direct în plante.

Această lucrare stabilește o platformă versatilă pentru biosinteza simultană și diversificarea acestor molecule psihoactive, deschizând calea pentru producerea lor în plante.” Studiul a fost publicat în revista Science Advances.

SURSE: Science Advances, Curiozitatea.ro, Nature.com