Establishment of long-term callus cultures of Deguelia duckeana (Fabaceae) with sustained production of lupane-type triterpenes

Las plantas son los químicos más sofisticados de la naturaleza, fabricando constantemente moléculas complejas para defenderse, atraer polinizadores o sobrevivir a entornos hostiles. Durante siglos, los humanos han cosechado estas plantas para extraer medicinas, tintes y fragancias, pero esta dependencia de las poblaciones silvestres conlleva un alto costo. Cuando una especie es rara o crece lentamente, la demanda de sus compuestos químicos puede amenazar su propia existencia. Para resolver esto, los científicos han recurrido a una técnica llamada cultivo de tejidos vegetales. Este método consiste en tomar un pequeño trozo de una planta, como una hoja, y cultivarlo en un entorno de laboratorio estéril. Bajo las condiciones adecuadas, estas células pueden multiplicarse en una masa de tejido no diferenciado conocida como callo. La esperanza es que este tejido cultivado en laboratorio continúe produciendo los mismos compuestos valiosos que la planta original, ofreciendo una fuente renovable que no requiera talar bosques ni agotar las poblaciones naturales. Sin embargo, una gran incertidumbre ha rondado durante mucho tiempo este enfoque: si estas células se mantienen vivas y dividiéndose en un frasco durante muchos años, ¿olvidarán cómo fabricar los compuestos específicos que nacieron para producir, o cambiarán su receta química por completo?

Un equipo de investigadores del Instituto Nacional de Investigaciones Amazónicas en Brasil se propuso responder a esta pregunta utilizando una enredadera específica conocida como Deguelia duckeana. Esta planta es nativa de la selva amazónica y es conocida por contener una variedad de compuestos bioactivos, incluyendo sustancias que han mostrado promesa en la lucha contra bacterias y el cáncer. El desafío era que, si bien la planta había sido estudiada en la naturaleza, nadie la había cultivado con éxito en un entorno de laboratorio, ni nadie había probado si su producción química se mantendría estable a lo largo del tiempo. Los investigadores comenzaron recolectando hojas jóvenes de la enredadera en el Amazonas. Su primer obstáculo fue simplemente lograr que el material vegetal creciera sin verse invadido por bacterias y hongos, que prosperan en el clima húmedo de la selva tropical. Tras probar veintiuna diferentes técnicas de limpieza que involucraban diversas combinaciones de fungicidas, alcohol y lejía, encontraron una secuencia específica que funcionaba mejor: un largo remojo en un fungicida, seguido de un breve baño en alcohol y un enjuague final en una solución suave de lejía. Este proceso les permitió establecer cultivos limpios y vivos a partir de las hojas.

Una vez establecidos los cultivos, los científicos necesitaban fomentar que los trozos de hoja se convirtieran en las masas de células en crecimiento, o callos, que servirían como la fábrica de los productos químicos. Colocaron los trozos de hoja estériles en un gel rico en nutrientes y añadieron diferentes mezclas de hormonas vegetales para ver qué combinación desencadenaría el mayor crecimiento. Descubrieron que una mezcla específica de tres hormonas producía los mejores resultados, provocando que el setenta y cinco por ciento de los trozos de hoja se convirtieran en callos sanos de color verde claro en dos semanas. Estos callos fueron cultivados y divididos repetidamente durante un periodo de doce años. Durante este tiempo, los investigadores realizaron ochenta y tres transferencias separadas del tejido a contenedores frescos, un proceso necesario para mantener las células vivas y creciendo. Esta larga duración fue crucial, ya que permitió al equipo observar si las células eventualmente perderían su capacidad de producir los compuestos característicos de la planta o si se mantendrían consistentes.

Para verificar qué estaban fabricando las células, los investigadores analizaron periódicamente pequeñas cantidades del tejido y su composición química. Utilizaron un método llamado cromatografía de capa fina, que separa los productos químicos en una placa plana para mostrar qué hay presente, y resonancia magnética nuclear, una herramienta poderosa que revela la estructura exacta de las moléculas. Los resultados fueron notablemente consistentes. A lo largo de todo el periodo de doce años, los callos continuaron produciendo un grupo específico de compuestos conocidos como triterpenos tipo lupano. Estos incluían tres moléculas específicas: lupeol, betulaldehído y ácido betulínico. Estos son los mismos tipos de compuestos que se encuentran en otras plantas relacionadas y son conocidos por sus potenciales propiedades medicinales. El perfil químico del tejido no derivó ni cambió; las células produjeron la misma mezcla de químicos en el primer año que en el duodécimo. Esta estabilidad sugiere que las células retuvieron sus instrucciones genéticas y su capacidad para sintetizar estas moléculas complejas a pesar de haber sido removidas de su entorno natural y mantenidas en un frasco durante más de una década.

Los hallazgos ofrecen un paso significativo hacia la conservación y el uso de las plantas amazónicas. La población original de Deguelia duckeana de la cual se recolectaron las hojas en 2012 se ha vuelto difícil de localizar debido al desarrollo urbano en la zona. Debido a que los investigadores pudieron mantener un cultivo vivo de la planta durante tanto tiempo, han preservado un recurso biológico que de otro modo podría haberse perdido. Este estudio demuestra que es posible crear una fuente sostenible y a largo plazo de productos químicos vegetales valiosos sin depender de la población silvestre. Los cultivos de laboratorio demostraron ser una fábrica estable, produciendo consistentemente los compuestos deseados año tras año. Este enfoque proporciona una forma de estudiar y utilizar el potencial químico de especies amazónicas raras mientras se reduce la presión sobre la propia selva, asegurando que estos recursos naturales permanezcan disponibles para la futura exploración científica y el potencial uso médico.