Endophyte-Mediated Elicitation Enhances Picrosides Production in Suspension Cultures of Picrorhiza kurroa Royle ex Benth

En el aire alto y ralo de los Himalayas, una hierba pequeña y modesta llamada Picrorhiza kurroa ha sido valorada durante mucho tiempo por su capacidad para sanar. Durante siglos, la medicina tradicional ha dependido de sus raíces para tratar afecciones hepáticas, asma y otras condiciones. El secreto de su poder reside en un grupo de complejos compuestos químicos llamados picrósidos, que la planta produce como una forma de defensa natural. Sin embargo, la recolección de estas plantas en estado silvestre se ha convertido en un problema grave. La demanda de la hierba ha crecido tanto que la planta está ahora en peligro de extinción, y el simple hecho de cultivarla en un jardín a menudo no logra producir los mismos niveles elevados de medicina que se encuentran en la naturaleza. Los científicos han recurrido a cultivos de laboratorio, cultivando las células de la planta en matraces, pero estas células a menudo olvidan cómo fabricar los valiosos químicos que necesitan. Para resolver esto, los investigadores están explorando una estrategia diferente: observar el mundo invisible de los hongos que viven dentro de la propia planta. Estos socios microscópicos, conocidos como endófitos, a menudo ayudan a sus plantas huéspedes a sobrevivir al estrés y a producir más de sus compuestos medicinales. La pregunta es si podemos usar estos diminutos hongos para enseñar a las células cultivadas en laboratorio a recordar su propósito medicinal.

Un equipo de investigadores del Instituto de Biotecnología de Recursos del Himalaya en la India se propuso probar esta idea utilizando células de la hierba del Himalaya. Comenzaron recolectando especímenes silvestres de la planta del paso de Rohtang, una región de gran altitud en los Himalayas. De las raíces de estas plantas silvestres, aislaron cuidadosamente tres tipos distintos de hongos que vivían dentro del tejido. Utilizando la secuenciación genética para identificarlos, encontraron dos tipos de hongos Fusarium y un tipo de Trichoderma. Estos hongos no eran invasores dañinos sino residentes naturales de la planta. Luego, los científicos prepararon extractos de las células fúngicas, creando una solución líquida que contenía las señales químicas que estos hongos liberan naturalmente. Tomaron dos tipos de cultivos de células vegetales cultivados en el laboratorio —uno derivado de las hojas de la planta y otro de sus raíces— e introdujeron estos extractos fúngicos en ellos. El objetivo era ver si las células de la planta reaccionarían ante la presencia fúngica aumentando su producción de picrósidos y otros químicos relacionados.

El experimento consistió en añadir diferentes cantidades del líquido fúngico a los cultivos de células vegetales y observar qué sucedía durante varios días. Los investigadores descubrieron que las células vegetales sí reaccionaban, pero la respuesta dependía en gran medida de qué hongo se utilizaba, cuánto se añadía y si las células provenían de la hoja o de la raíz. Uno de los hongos, una especie de Fusarium acuminatum, demostró ser el activador más potente. Cuando las células derivadas de la hoja fueron tratadas con una concentración específica de este hongo, produjeron un aumento significativo de compuestos medicinales. Los niveles de picrósido I alcanzaron 4,71 miligramos por gramo de peso seco de la planta, el picrósido II alcanzó 3,93 miligramos y el picrósido III alcanzó 0,48 miligramos. El tratamiento también potenció otros químicos importantes, incluyendo la aucubina y el catalpol, que son precursores o compuestos relacionados que ayudan a construir la medicina final. Las células derivadas de la raíz también respondieron bien, aunque las cantidades exactas variaron ligeramente, mostrando que las diferentes partes de la planta reaccionan de maneras únicas al mismo estímulo fúngico.

Los otros dos hongos también funcionaron, pero actuaron de manera diferente. La especie Trichoderma aumentó la producción de picrósidos, pero no de forma tan dramática como el Fusarium acuminatum. Sin embargo, mostró una fuerte capacidad para potenciar los niveles de catalpol, un componente clave para la química de la planta. El tercer hongo, otra especie de Fusarium, tuvo un efecto más modesto sobre los principales picrósidos, pero pareció preferir estimular la producción de químicos precursores como el ácido vanílico y el ácido cinámico. Esto sugiere que diferentes hongos pueden estar "ajustando" la química interna de la planta en distintas direcciones. Los investigadores también observaron que el tiempo y la concentración importaban mucho. Añadir demasiado líquido fúngico o dejarlo durante demasiado tiempo causó que las células se volvieran marrones y dejaran de crecer, lo que indicaba que el tratamiento se había vuelto tóxico. Sin embargo, con la dosis adecuada, el extracto fúngico actuó como un suave empujón, despertando las fábricas químicas latentes de la planta sin dañar las células.

Este estudio proporciona una demostración clara de que los hongos microscópicos que viven dentro de las plantas silvestres poseen la clave para desbloquear mayores rendimientos medicinales en el laboratorio. Al utilizar las señales naturales de estos hongos, los científicos pueden persuadir a las células vegetales cultivadas en laboratorio para que produzcan los mismos altos niveles de compuestos valiosos que se encuentran en sus contrapartes silvestres. La investigación destaca que no todos los hongos son iguales; cada especie interacta con la planta de una manera única, y encontrar al socio adecuado es esencial. Aunque el trabajo se encuentra todavía en la etapa experimental, ofrece un camino prometedor para la conservación de la endangered Picrorhiza kurroa. En lugar de despojar a las montañas de sus plantas silvestres, pronto podríamos cultivar la medicina que necesitamos en un entorno controlado, guiados por los mismos microbios que han vivido junto a la planta durante miles de años.