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

As plantas são os químicos mais sofisticados da natureza, fabricando constantemente moléculas complexas para se defenderem, atraírem polinizadores ou sobreviverem a ambientes severos. Durante séculos, os seres humanos colheram essas plantas para extrair medicamentos, corantes e fragrâncias, mas essa dependência de populações selvagens carrega um custo pesado. Quando uma espécie é rara ou cresce lentamente, a demanda por seus compostos químicos pode ameaçar sua própria existência. Para resolver isso, cientistas recorreram a uma técnica chamada cultura de tecidos vegetais. Este método envolve pegar um pequeno pedaço de uma planta, como uma folha, e cultivá-lo em um ambiente de laboratório estéril. Sob as condições adequadas, essas células podem se multiplicar em uma massa de tecido indiferenciado conhecida como calo. A esperança é que esse tecido cultivado em laboratório continue a produzir os mesmos produtos químicos valiosos da planta original, oferecendo uma fonte renovável que não exige o desmatamento de florestas ou o esgotamento de populações naturais. No entanto, uma grande incerteza pairou sobre essa abordagem por muito tempo: se essas células forem mantidas vivas e se dividindo em um frasco por muitos anos, elas esquecerão como fazer os produtos químicos específicos que foram destinadas a produzir, ou mudarão completamente sua receita química?

Uma equipe de pesquisadores do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, no Brasil, partiu para responder a essa pergunta usando uma trepadeira específica conhecida como Deguelia duckeana. Esta planta é nativa da floresta amazônica e é conhecida por conter uma variedade de compostos bioativos, incluindo substâncias que mostraram promessa no combate a bactérias e ao câncer. O desafio era que, embora a planta tivesse sido estudada na natureza, ninguém jamais havia cultivado com sucesso em um ambiente de laboratório, nem havia testado se sua produção química permaneceria estável ao longo do tempo. Os pesquisadores começaram coletando folhas jovens da trepadeira na Amazônia. O primeiro obstáculo foi simplesmente fazer com que o material vegetal crescesse sem ser dominado por bactérias e fungos, que prosperam no clima úmido da floresta tropical. Após testar vinte e uma diferentes metodologias de limpeza envolvendo várias combinações de fungicidas, álcool e alvejante, eles descobriram uma sequência específica que funcionava melhor: um longo mergulho em um fungicida, seguido de um breve mergulho em álcool e um enxágue final em uma solução suave de alvejante. Esse processo permitiu que estabelecessem culturas limpas e vivas a partir das folhas.

Uma vez estabelecidas as culturas, os cientistas precisavam encorajar os pedaços de folhas a se transformarem nas massas crescentes de células, ou calos, que serviriam como a fábrica para os produtos químicos. Eles colocaram os pedaços de folhas estéreis em um gel rico em nutrientes e adicionaram diferentes misturas de hormônios vegetais para ver qual combinação desencadearia o maior crescimento. Eles descobriram que uma mistura específica de três hormônios produzia os melhores resultados, fazendo com que setenta e cinco por cento dos pedaços de folhas se transformassem em calos saudáveis e de cor verde-claro em duas semanas. Esses calos foram então cultivados e divididos repetidamente ao longo de um período de doze anos. Durante esse tempo, os pesquisadores realizaram oitenta e três transferências separadas do tecido para recipientes novos, um processo necessário para manter as células vivas e crescendo. Essa longa duração foi crucial, pois permitiu que a equipe observasse se as células acabariam perdendo a capacidade de produzir os produtos químicos característicos da planta ou se permaneceriam consistentes.

Para verificar o que as células estavam produzindo, os pesquisadores periodicamente colhiam pequenas quantidades do tecido e analisavam sua composição química. Eles utilizaram um método chamado cromatografia em camada delgada, que separa produtos químicos em uma placa plana para mostrar o que está presente, e ressonância magnética nuclear, uma ferramenta poderosa que revela a estrutura exata das moléculas. Os resultados foram notavelmente consistentes. Durante todo o período de doze anos, os calos continuaram a produzir um grupo específico de compostos conhecidos como triterpenos do tipo lupano. Estes incluíam três moléculas específicas: lupeol, betulaldeído e ácido betulínico. Estes são os mesmos tipos de compostos encontrados em outras plantas relacionadas e são conhecidos por suas propriedades medicinais potenciais. O perfil químico do tecido não derivou ou mudou; as células produziram a mesma mistura de produtos químicos no primeiro ano como no décimo segundo. Essa estabilidade sugere que as células retiveram suas instruções genéticas e sua capacidade de sintetizar essas moléculas complexas, apesar de terem sido removidas de seu ambiente natural e mantidas em um frasco por mais de uma década.

As descobertas oferecem um passo significativo para a conservação e o uso de plantas amazônicas. A população original de Deguelia duckeana da qual as folhas foram coletadas em 2012 tornou-se difícil de localizar devido ao desenvolvimento urbano na área. Como os pesquisadores conseguiram manter uma cultura viva da planta por tanto tempo, eles preservaram um recurso biológico que poderia ter sido perdido. Este estudo demonstra que é possível criar uma fonte sustentável e de longo prazo de produtos químicos vegetais valiosos sem depender da população selvagem. As culturas de laboratório provaram ser uma fábrica estável, produzindo consistentemente os compostos desejados ano após ano. Esta abordagem fornece uma maneira de estudar e utilizar o potencial químico de espécies amazônicas raras, reduzindo a pressão sobre a própria floresta, garantindo que esses recursos naturais permaneçam disponíveis para exploração científica futura e potencial uso médico.