Wolfsbane não se importa se você sobreviver. Uma única gota de seu extrato pode desligar o sistema nervoso. Larkspur, seu primo botânico próximo, joga um jogo semelhante – paralisando predadores com facilidade letal. Mas esta guerra química tem um outro lado.
Esses mesmos compostos, capazes de parar um coração ou um cérebro, também são curas potenciais para a malária, o câncer e a dor crônica.
Até agora, estivemos à mercê da escassez da natureza. Extrair o suficiente dessas moléculas poderosas das plantas é como extrair ouro com uma colher de chá. Mas os pesquisadores deram um grande passo para mudar isso. Eles descobriram como recriar esses complexos conjuntos de química no laboratório.
O trabalho, publicado na Molecular Plant, combina conhecimentos da Michigan State University (MSU) e da Academia Tcheca de Ciências. É uma ponte entre os antigos remédios fitoterápicos e a moderna engenharia genética.
“As plantas são os melhores químicos que existem… Os humanos encontraram inúmeros usos para essas moléculas.”
— Björn Hamberger, professor da MSU
Por que a química vegetal é tão difícil de copiar
Pensamos nas plantas como lentas e simples. Eles não são.
Ao longo de milhões de anos, a flora melhorou os seus arsenais químicos para sobreviver à predação, às doenças e ao stress climático. O resultado? Metabólitos especializados com estruturas tão complexas que mesmo depois de dois séculos de química, muitos permanecem não sintetizados.
Tome alcalóides diterpenóides. Encontradas em larkspur (delphinium) e wolfsbane (monkshood), essas moléculas são monstros moleculares. Eles combinam características dos dois maiores e mais antigos grupos de produtos químicos vegetais. O resultado é uma estrutura tão complicada que o Aconitone – um famoso derivado tóxico – nunca foi totalmente construído em laboratório, apesar de ter sido isolado há quase 200 anos.
“Se você dá dez passos seguidos… e de repente um desiste, os próximos passos não podem acontecer”, explicou Garret Miller, ex-aluno da MSU e coautor.
Tentar isolar esses compostos da natureza produz pequenas quantidades. É lento, ineficiente e ambientalmente desgastante. Precisávamos de uma maneira melhor. Precisávamos de uma linha de montagem.
Como a colisão criou um avanço
A descoberta não veio de um único laboratório. Veio de uma colisão em uma conferência de pesquisa em Barcelona.
A equipe de Björn Hamberger na MSU estava estudando larkspur. No mesmo evento, o grupo de Tomáš Pluskal na Academia Checa de Ciências estava a lutar com a mesma classe de compostos em acônito.
Foi o mesmo problema. Diferentes abordagens.
“Quando isso acontece, podemos seguir nossos próprios caminhos ou nos unir… é a união que sempre leva à melhor ciência”, disse Hamberger.
Os dois grupos fundiram seus recursos. Seu objetivo? Mapeie a via bioquímica exata que transforma a matéria vegetal bruta nesses potentes alcalóides.
A linha de montagem genética
Para encontrar a receita, eles não adivinharam. Eles caçaram.
A equipe analisou milhares de genes de várias espécies. Eles procuraram marcadores específicos: quais genes foram ativados nos tecidos certos, no momento certo, para construir a toxina.
Eles trataram a biologia da planta como o chão de uma fábrica. Cada enzima trabalhava na linha. O objetivo era identificar cada etapa, desde a matéria-prima até o produto acabado.
Uma vez mapeadas, essas instruções genéticas poderiam ser extraídas da planta e inseridas em um organismo hospedeiro. Levedura? Tabaco? Não importa qual seja o host, desde que ele consiga ler o código da planta e começar a fabricar o composto em grande escala.
Num cenário ideal, isto permite-nos ignorar totalmente a agricultura. Sem campos. Sem colheita. Apenas biorreatores.
Plantas de tabaco fazem a primeira descoberta
Os pesquisadores não pararam na teoria. Eles testaram.
Eles pegaram um conjunto promissor de genes do acônito e da espora e os inseriram em plantas de tabaco. Eles transformaram as colheitas em fábricas biológicas.
O resultado? Sucesso.
A análise química confirmou que o tabaco produzia atisinium, um alcalóide diterpenóide. As plantas modificadas não estavam apenas formando um fragmento; eles estavam concluindo a montagem. Seis enzimas distintas trabalharam em conjunto, guiando a molécula até sua forma final complexa.
Ainda mais surpreendente, o processo adicionou uma fonte vital de nitrogênio que os cientistas não haviam previsto.
“Nossa visão é fornecer ferramentas verdes e sustentáveis.”
—Björn Hamberger
O que isso significa para a medicina
Este é apenas o primeiro passo.
A identificação dos pontos de entrada da via biossintética dá aos cientistas um controle sobre toda a família de alcalóides diterpenóides. Isso abre a porta para testar as propriedades medicinais desses compostos sem correr o risco de exposição às toxinas vegetais cruas e não refinadas.
Atualmente usamos medicamentos inspirados em plantas como capsaicina (pimenta) ou vanilina (baunilha). A próxima onda poderá incluir agentes anticancerígenos específicos ou novos analgésicos derivados das próprias plantas que matam.
Mas há um problema.
O caminho desde “fizemos isso em laboratório” até “seguro para testes em humanos” é longo. Ainda não sabemos quais destes esqueletos tóxicos serão domesticados o suficiente para se tornarem drogas úteis e quais permanecerão apenas curiosidade.
A química pode ser resolvida. A fabricação é possível. A única questão que resta é o que realmente faremos com isso.
