Post on 07-Feb-2016
Introducción
La presente investigación aborda el tema de la obtención de Taxol® nombre
comercial para Paclitaxel, un fármaco de quimioterapia anticanceroso; se utiliza
para el tratamiento del cáncer de mama, de ovario, de pulmón, de vejiga, de
próstata, de melanoma, de esófago y también de otros tipos de tumores
cancerosos sólidos. Además ha sido utilizado en el sarcoma de Kaposi.
Taxol® pertenece a una clase de fármacos de quimioterapia llamados alcaloides
vegetales. Los alcaloides vegetales se producen a partir de plantas. Los taxanos
se producen a partir de la corteza del árbol tejo del Pacífico (Taxus). Los taxanos
también se conocen como agentes antimicrotubulares. Los alcaloides vegetales
son específicos al ciclo celular. Esto significa que atacan las células durante
diversas fases de la división.
Los agentes antimicrotubulares inhiben las estructuras microtubulares dentro de la
célula. Los microtúbulos son parte del aparato celular que las divide y duplica. La
inhibición de estas estructuras finalmente provoca la muerte celular.
El árbol de Taxus globosa se encuentra bajo protección especial debido a que
está en peligro de desaparecer he aquí la importancia de un sistema
biotecnológico sustentable con la finalidad de tener una alternativa viable para la
conservación de la especie.
Con esta investigación reconocemos la importancia de la biotecnología en el
desarrollo de la sociedad con uno de los principales puntos de interés que es la
salud, reflexionando en que se está convirtiendo en una de las principales causas
de muerte en el mundo.
En el desarrollo de este trabajo cubriremos la problemática de esta aportación de
la biotecnología, posibles soluciones, metodología y perspectivas hacia un futuro
que sin duda será muy prometedor.
Antecedentes
En 1971, trabajando dentro de un proyecto del Intituto Nacional del Cáncer (NCI)
para analizar los componentes antitumorales en un gran número de productos de
origen vegetal, Wani y Wall aislaron de la corteza de tejos del Pacífico (Taxus
brevifolia) el Paclitaxel (Taxol®), para muchos la sustancia anticancerígena más
importante descubierta en los últimos 40 años.
En 1978, el mismo instituto pidió al servicio de bosques de Estados Unidos 30,000
Kg de corteza de tejo seca para obtener el Paclitaxel necesario para iniciar
pruebas preclínicas. El problema se hizo evidente: de un árbol de cien años se
obtenían en promedio 3 Kg de corteza, de los cuales se aislaban 300 mg de
Paclitaxel. Para obtener un sólo gramo de Paclitaxel se requerían entonces 10 Kg
de corteza de tres árboles centenarios, que morían después del descortezamiento.
Ahora se sabe que el Paclitaxel está presente en prácticamente toda la planta y en
todas las especies de tejos. Además, se han desarrollado métodos de producción
sustentables que incluyen la síntesis parcial, a partir de precursores que se
encuentran en el follaje de los tejos y el cultivo de células vegetales en
fermentadores.
En 1992 la FDA (Food and Drug Administration) de Estados Unidos aprobó el uso
de Paclitaxel en pacientes con cáncer de ovario y en 1994, en pacientes con
cáncer de pecho.
La importancia del Paclitaxel ha sido tal, que tan sólo en los Estados Unidos, se
han otorgado a la fecha más de 400 patentes, que tratan diferentes aspectos del
proceso de obtención de Paclitaxel a partir del follaje de tejos, por cultivo de
células de tejo in vitro, o con microorganismos. Otras patentes son sobre
compuestos derivados de Paclitaxel, métodos de purificación y métodos de
tratamiento de pacientes.
Obtención del Taxol®
Planteamiento del problema
Desde el descubrimiento del Taxol® considerables esfuerzos se han enfocado en
tratar de incrementar su producción, ya que hasta la fecha las disponibilidades de
este compuesto no son suficientes para satisfacer los requerimientos comerciales.
La mayor dificultad encontrada ha sido en la baja concentración (0.001 – 0.05%)
de Taxol® que se acumula en las especies más productivas, incluyendo a Taxus
brevifolia que fue la primera fuente de donde se aisló Taxol®.
Soluciones al problema
Una de las alternativas a este problema es la producción por semisíntesis, la cual
requiere 2 intermediarios biosintéticos como baccatina III o 10-deacetilbaccatina
III, encontradas también en Taxus sp.
Una fuente alternativa y ambientalmente sostenible de Taxol y compuestos
análogos, es el cultivo de células vegetales. Esta metodología ofrece diferentes
ventajas, como el no estar condicionado a variaciones medio ambientales,
estaciones y contaminaciones, además que el material vegetal puede crecer en
condiciones in vitro independientemente de su origen. Con el fin de incrementar la
productividad de taxanos en cultivos celulares vegetales, diferentes estrategias
han sido empleadas como la optimización de las condiciones de cultivo, búsqueda
y selección de líneas celulares de alta producción en diferentes especies de Taxus
y la adición de elicitores o precursores.
Metodología
Producción in vitro de Taxol®
Inducción de callos
El callo es una masa indiferenciada de células que crecen en medio sólido, el cual
constituye la materia de partida para el establecimiento de suspensiones celulares.
Las primeras investigaciones de inducción de callos y la proliferación desde
gametofitos de Taxus iniciaron con el cultivo de callos a partir de hojas y estudios
acerca de la composición mineral y fitohormonal de los medios de cultivo, con el
fin de optimizar la proliferación de celular de callos de ahí la pauta para el
desarrollo de numerosas investigaciones.
Diferentes explantes tales como hojas, tallos y embriones han sido usados para la
inducción de callo. Se ha observado que el tejido joven es más sensible y
propenso a la inducción de callos en comparación con plantas adultas y además
que el uso del ácido 2-4 diclorofenoxiacetico y kinetina es la mejor combinación
hormonal para la inducción de callo.
Obtención de suspensiones celulares
Las suspensiones celulares son iniciadas con la inoculación de callo friable en
medio líquido y agitación, mediante el empleo de uno o más pequeños agregados
celulares. Estos sistemas de rápido crecimiento pueden ser usados para
establecer procesos de escalado a nivel industrial y obtener productos valiosos.
Ensayos de actividades biosintéticas de cultivos celulares han sido desarrollados
para incrementar la producción de Taxol, muchos enfoques incluyen la
optimización de las condiciones de cultivo, identificación de líneas altamente
productoras, optimización del crecimiento y medio de producción, inducción de
vías de producción de metabolitos secundarios por elicitación y precursores, o el
uso de sistemas de cultivo en dos etapas y técnicas de inmovilización.
Requerimientos nutritivos y medios de cultivo
El Taxol es producido en cultivos celulares cuando el crecimiento en la fase
exponencial ha terminado y las células se encuentran en fase estacionaria. Por
ello, un sistema óptimo para la producción biotecnológica de Taxol es el cultivo en
2 etapas, la primera para el desarrollo de biomasa que luego es transferida a un
segundo medio de cultivo, favorable para la producción de taxanos. Este sistema
ha constituido una efectiva estrategia para mejorar la producción de Taxol en
Taxus y podría ser utilizado en otras especies alternativas como Corylus avellana.
Fuente de carbono
El crecimiento y producción de metabolitos secundarios a partir de cultivos
celulares depende de una fuente de carbono adecuada, sin embargo la
concentración, puede variar, en función de la ruta biosintética o procesos
involucrados, así como de la especie vegetal en estudio.
Uso de elicitores
Un elicitor es una sustancia que cuando es introducida en pequeñas
concentraciones a un sistema celular vivo, inicia o mejora la biosíntesis de
compuestos específicos, por ello, la elicitación es el proceso de inducir o mejorar
la biosíntesis de metabolitos secundarios vegetales debido a la adición de
elicitores. Estos presentan un efecto sinérgico debido a su interacción con
diferentes enzimas de la ruta metabólica de producción.
Corylus avellana
Corylus avellana es un pequeño árbol que no sobrepasa los 10 m de altura,
presentándose con frecuencia con porte arbustivo y tallas de 3-6 m de altura, su
madera es blanco-rojiza, ligera, empleada en la confección de mangos, cribas,
aviones de aeromodelismo, carbón para pólvora, etc. Los frutos son muy
apreciados y alimenticios.
Es una angioesperma dicotiledonea, que pertenece a la familia Betulaceae, donde
se ubican otros árboles forestales y ornamentales tales como: Betula, Alnus,
Carpinus y Ostrya. Esta especie vegetal es originaria de Eurasia, sin embargo se
encuentra ampliamente extendida por el sureste de Europa, suroeste de Asia
occidental, Norte América, etc.
Interés farmacológico para la producción de Taxol
Se ha reportado que el aislamiento y cultivo de hongos endófitos asociados a
Taxus producen Taxol, sin embargo la cantidades obtenidas son muy bajas en
comparación a la obtenida en especies vegetales.
El avellano ha sido reportado como una especie productora de Taxol a través de la
bioprospección de angioespermas. Los primeros informes sobre la presencia de
Taxol en avellano mantenían la posibilidad de encontrar Taxol en esta planta
derivado de hongos endófitos presentes en ella. Estudios posteriores confirmaron
que los cultivos celulares de avellano producen Taxol y taxanos bajo condiciones
controladas, lo cual implica que posee las enzimas necesarias para la producción
de Taxol, una ruta biosintética, considerada antes como exclusiva del género
Taxus. El principal beneficio de producir Taxol a partir de cultivos celulares de C.
avellana radica en que estos cultivos puede constituir una fuente alternativa para
la demanda existente, además tiene un crecimiento mucho más acelerado en
condiciones in vivo y es muy fácil de cultivar en condiciones in vitro.
Bibliografía
http://chemocare.com/es/chemotherapy/drug-info/taxol-reg.aspx#.U2bFhvl5NuI
http://www.cienciorama.ccadet.unam.mx/articulos_extensos/160_extenso.pdf
http://www.doctoraliar.com/medicamento/taxol-91003
http://www.news-medical.net/health/Paclitaxel-Side-Effects-(Spanish).aspx
http://mexico.cnn.com/salud/2013/02/04/los-tipos-de-cancer-que-mas-afectan-a-los-mexicanos
http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs297/es/
http://repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/343/1/T-SENESCYT-0113.pdf