O que é que plantas, sapos e cogumelos têm em comum? Todos conseguem produzir substâncias psicadélicas - e, agora, os seus “superpoderes” foram reunidos numa única planta, como um Captain Planet ainda mais alucinado.
Num feito inédito, cientistas pegaram nos genes que estes organismos usam para sintetizar cinco psicadélicos naturais e inseriram-nos numa planta de tabaco (Nicotiana benthamiana), que passou a gerar os cinco compostos em simultâneo.
À medida que cresce o interesse pelos psicadélicos como potenciais tratamentos para doenças como a depressão, a ansiedade e o PTSD, este novo sistema poderá dar aos investigadores uma forma alternativa de obter estas moléculas para estudos.
“[A nossa] estratégia estabeleceu um sistema vegetal heterólogo para a produção de cinco compostos proeminentes com valor terapêutico, dos seus derivados e de análogos vegetais não naturais, fornecendo um ponto de partida para a sua produção em plantas”, escreve uma equipa liderada por investigadores do Weizmann Institute of Science, em Israel.
Psicadélicos de triptamina e o interesse em saúde mental
Os psicadélicos de triptamina são uma classe de compostos que inclui a psilocina, a psilocibina e vários compostos de dimetiltriptamina (DMT). A capacidade de produzir estas substâncias surgiu de forma independente em organismos muito diferentes ao longo da árvore da vida - plantas, fungos e animais.
Nos últimos anos, vários estudos sugeriram que os psicadélicos de triptamina podem representar um recurso ainda pouco explorado no desenvolvimento de abordagens para a saúde mental.
Ainda assim, os avanços nesta área continuam limitados, em parte devido a restrições regulamentares, o que reforça a necessidade de mais investigação. Isso também cria obstáculos práticos para os cientistas.
“Tradicionalmente, o fornecimento de psicadélicos depende dos produtores naturais, principalmente plantas, fungos e o sapo do Deserto de Sonora”, escrevem os investigadores.
“A recolha destes organismos pelos seus compostos psicoactivos levanta preocupações ecológicas e éticas, estando cada vez mais ameaçados pela perda de habitat e pela sobre-exploração.”
Como o tabaco Nicotiana benthamiana foi transformado numa “fábrica” de triptaminas
Para responder a este problema, as cientistas de plantas Paula Berman e Janka Höfer, juntamente com a sua equipa, decidiram mapear e reconstruir os percursos bioquímicos por trás destes compostos.
O grupo identificou os genes essenciais usados por duas plantas - Psychotria viridis e Acacia acuminata - para produzir DMT, bem como as etapas químicas envolvidas na síntese do composto.
Depois, juntaram essa base a genes e vias metabólicas já descritas em cogumelos psicadélicos (Psilocybe cubensis) e no sapo-cururu (Rhinella marina). Para completar o processo, acrescentaram enzimas de suporte provenientes do arroz e do agrião e, por fim, introduziram este conjunto genético “completo” em plantas de tabaco (Nicotiana benthamiana).
A escolha do tabaco não teve a ver com uma aptidão própria para produzir drogas, mas sim com o facto de ser, na prática, o “rato de laboratório” das espécies vegetais, graças ao seu crescimento rápido.
Os cinco compostos produzidos e as limitações de rendimento
No final, a equipa acompanhou de perto a produção, na planta, de cinco triptaminas psicadélicas: DMT originalmente de plantas; psilocina e psilocibina de cogumelos; e bufotenina e 5-MeO-DMT de sapos.
As plantas de tabaco modificadas revelaram-se capazes de fabricar os cinco compostos ao mesmo tempo. Como as diferentes vias de produção disputam os mesmos recursos, alguns compostos surgiram em quantidades inferiores às observadas nas suas fontes originais.
Mesmo assim, os níveis obtidos foram suficientemente elevados para indicar que, com alguns ajustes adicionais, o sistema poderá funcionar como uma fábrica biológica de triptaminas para uso em investigação.
Berman, Höfer e colegas avançaram ainda mais um passo. Ao ajustarem as enzimas envolvidas na via de produção das triptaminas, conseguiram gerar versões modificadas dos compostos que não ocorrem naturalmente em plantas e que poderão também ter utilidade terapêutica.
Com mais investigação, este sistema poderá ser optimizado consoante as necessidades de cada projecto, ou até ajudar a conceber novas moléculas orientadas para aplicações terapêuticas específicas.
“Misturar funções catalíticas ao longo da árvore da vida, juntamente com engenharia metabólica guiada por desenho racional de proteínas de enzimas mutantes, permitiu uma produção in planta substancialmente mais eficiente dos componentes de indolietilamina”, escrevem os investigadores.
“Este trabalho estabelece uma plataforma versátil para a biossíntese concorrente e diversificação de indolietilaminas psicoactivas, abrindo caminho à sua produção em plantas.”
A investigação foi publicada na Science Advances.
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