Científicos del Instituto Weizmann de Israel revelaron los secretos genéticos del peyote -un pequeño cactus- en busca de alternativas para fabricar ese elemento en peligro de extinción sin dañar los ecosistemas ni agotar recursos
*Este contenido fue producido por expertos del Instituto Weizmann de Ciencias, uno de los centros más importantes del mundo de investigación básica multidisciplinaria en el campo de las ciencias naturales y exactas, situado en la ciudad de Rejovot, Israel.
La mescalina, un alucinógeno natural conocido desde la antigüedad, no sólo fue una de las favoritas de artistas y bohemios, sino también un pilar de la investigación sobre el cerebro durante la primera mitad del siglo XX, hasta que fue eclipsada en la década de 1950 por el LSD sintético, mucho más potente. Ahora, con el resurgimiento del interés en los psicodélicos como posibles terapias para los trastornos psiquiátricos, la investigación sobre la mescalina está despertando de nuevo la esperanza de un tratamiento.
Desafortunadamente, la atención renovada está llevando a su fuente natural, el pequeño cactus peyote de crecimiento lento, al borde de la extinción. En un nuevo estudio, los investigadores del Instituto Weizmann de Ciencias han dado el primer paso crucial para garantizar la producción sostenible de mescalina: han revelado, paso a paso, cómo se fabrica exactamente en el peyote.
“Aprender a copiar este proceso natural con biotecnología ayudará a garantizar un suministro constante de mescalina para el desarrollo de nuevos fármacos psiquiátricos”, dice la Dra. Shirley (Paula) Berman, quien dirigió esta investigación en el laboratorio del Prof. Asaph Aharoni en el Departamento de Ciencias Vegetales y Ambientales de Weizmann.
Los científicos aún no están seguros de por qué unos pocos cactus selectos producen mescalina. Es posible que proteja al peyote, que es un cactus bulboso que se adhiere al suelo y no tiene espinas, al impartirle un sabor amargo a su pulpa, o que disuada a los insectos y otros depredadores de consumir el cactus al alterar su estado fisiológico. En ese caso, sin embargo, ¿por qué el imponente cactus San Pedro, un pariente lejano del peyote que sí tiene espinas, también produce mescalina, aunque en cantidades más pequeñas?
La vía bioquímica de la fabricación de la mescalina se ha estudiado durante años, pero la mayoría de los pasos siguen siendo hipotéticos y se desconocen las enzimas implicadas en cada paso.
En el nuevo estudio, Berman y sus colegas comenzaron por descifrar el genoma completo del cactus peyote, determinando qué genes se expresan en qué partes de la planta, en particular en las capas externas de su corona, llamadas botón, donde se midió la concentración más alta de mescalina. Utilizando espectroscopia de masas, luego identificaron una serie de moléculas candidatas que posiblemente estaban involucradas en la producción de mescalina.
También seleccionaron genes candidatos para cada tipo de enzima con el potencial de catalizar las reacciones bioquímicas relevantes y probaron sus actividades después de expresar cada gen en bacterias, levaduras o plantas modelo. Con este conocimiento en la mano, completaron el rompecabezas reconstruyendo toda la vía de fabricación de mescalina en el peyote.
A partir de un aminoácido (la tirosina), la generación de mescalina se lleva a cabo en seis pasos que involucran cuatro familias de enzimas y tres tipos de reacciones bioquímicas. Los investigadores documentaron todo esto, hasta el más mínimo detalle, e incluso determinaron cómo enzimas muy similares podrían ayudar a producir diferentes sustancias químicas vegetales a partir de una molécula en particular, dependiendo de la forma en que esta molécula se acople dentro de la estructura 3D de cada enzima. A lo largo del estudio, compararon la fabricación de mescalina en el peyote con la forma significativamente diferente en que se produce en el cactus San Pedro, obteniendo más información sobre la biología de ambos.
Finalmente, los científicos se propusieron reconstruir la vía fuera de los cactus y lograron recrear cinco de los seis pasos de fabricación de la mescalina, incluida la generación de todas las moléculas intermedias, en un modelo de planta de tabaco. La tarea fue un desafío porque la planta seguía secuestrando algunos de estos intermediarios para procesos no relacionados con la mescalina. Esto llevó a los investigadores a concluir qué intermediarios se necesitarían producir en mayores cantidades en una vía diseñada artificialmente para llegar al resultado deseado.
“En futuros estudios, esperamos reproducir toda la ruta en el laboratorio, para así desarrollar un método para fabricar cantidades útiles de mescalina natural en levadura o en plantas que sean más grandes y de crecimiento más rápido que el peyote”, dice Berman. Agrega que la población de peyote está disminuyendo en la naturaleza, en parte debido a la cosecha insostenible por parte de los cazadores de peyote que cortan la planta demasiado cerca de la raíz.
La creación de fuentes alternativas de mescalina natural podría ayudar a preservar el cactus en peligro de extinción y, al mismo tiempo, garantizar un suministro de mescalina para usos permitidos. Aunque está prohibido en muchos países, su uso suele estar permitido en ceremonias religiosas y, con un permiso especial, en la investigación científica y médica.
“La mescalina interactúa con los receptores de la serotonina, una sustancia química del cerebro que sirve de diana a todo un grupo de fármacos contra la depresión, el TOC y otros trastornos relacionados con el estado de ánimo”, explica Berman. “Los fármacos de próxima generación que se desarrollarán a base de mescalina y otros psicodélicos podrían tener efectos más duraderos y menos efectos secundarios que los actuales”.
Además de permitir que la mescalina se utilice para el descubrimiento de fármacos, hacer que otras plantas distintas del peyote produzcan mescalina también permitirá realizar estudios que aclaren las funciones del alucinógeno en los cactus. Berman afirma: “Sólo podemos adivinar cuáles podrían ser esas funciones, pero sabremos cuáles son si vemos, por ejemplo, que los insectos evitan una planta diseñada para producir grandes cantidades de mescalina, o que esa planta es inusualmente resistente a la radiación ultravioleta”.
También participaron en el estudio el Dr. Luis Alejandro de Haro, la Dra. Ana-Rita Cavaco, el Dr. Sayantan Panda, el Dr. Gabriel Lichtenstein, Hila Harat, el Dr. Adam Jozwiak, el Dr. Jianghua Cai, el Dr. Sagit Meir y el Dr. Ilana Rogachev del Departamento de Ciencias Vegetales y Ambientales; Dres. Younghui Dong, Yoav Peleg y Uwe Heinig del Departamento de Instalaciones Básicas de Ciencias Biológicas; y el Dr. Nikolay Kuzmich del Centro Nacional de Medicina Personalizada Nancy y Stephen Grand Israel.
