Al igual que otros organismos sésiles, las plantas poseen características especiales para defenderse y protegerse de las condiciones ambientales, ya que estas no pueden huir ni tampoco poseen un sistema inmunológico para combatir patógenos. Por esta razón, deben sintetizar una variedad de compuestos llamados metabolitos secundarios. Estos compuestos han sido aprovechados por el hombre en diferentes industrias, como la cosmética, alimentaria y, en especial, en la farmacéutica. Estos compuestos son los responsables de la actividad medicinal de muchas plantas y representan la base o principio activo de una gran cantidad de medicamentos. Las plantas medicinales son tan importantes que tan solo en Medio Oriente, América Latina, África y Asia más del 85% de la población depende de la medicina tradicional, especialmente de fitomedicamentos (hechos a base plantas).

De manera similar, en la Unión Europea aproximadamente 100 millones de personas recurren al uso de la medicina tradicional. Por otro lado, la demanda de metabolitos secundarios derivados de plantas, para la producción de productos farmacéuticos ha aumentado en todo el mundo, ya que se ha estudiado que ayudan a controlar o prevenir enfermedades, presentando actividades como antioxidante, antiinflamatoria, anticancerígena, antimicrobiana, entre otras. 

La producción de metabolitos secundarios en laboratorio es una alternativa viable para la demanda de estos. Sin embargo, en algunas especies de plantas medicinales, la producción de los metabolitos secundarios presenta bajos rendimientos, debido a la complejidad del sistema de cultivo in vitro[1] en el que se producen las plantas o por la ineficiencia para realizar la síntesis química de dichos compuestos, esto debido a sus complejas estructuras químicas. En otras palabras, la producción de metabolitos secundarios en un laboratorio no es una tarea fácil.

Un ejemplo específico de esta problemática es el taxol, un metabolito secundario utilizado en el tratamiento contra el cáncer. El taxol fue descubierto por primera vez en la corteza de una conífera conocida como tejo del pacífico (Taxus brevifolia Nutt.). Durante mucho tiempo esta especie se encontró amenazada, debido a la sobreexplotación de árboles para la obtención del taxol, ya que el rendimiento de extracción es muy bajo. ¡Para la obtención de 1 g de taxol se requieren 3 kg de corteza, que se obtienen, en promedio, de 1 árbol de aproximadamente 100 años edad!

Debido a este tipo de inconvenientes, se han buscado estrategias biotecnológicas para la producción de metabolitos secundarios a partir de diferentes partes de las plantas, con la finalidad de no amenazar a los individuos silvestres y obtener mayores rendimientos. Un ejemplo de ello es el cultivo de “raíces peludas” o hairy roots, por su nombre en inglés. Este cultivo es el resultado de la inserción de material genético de una bacteria (Agrobacterium rizhogenes) a una célula vegetal; a este proceso se le denomina transformación. Las raíces peludas resultantes pueden producir una mayor cantidad de metabolitos secundarios en comparación con los rendimientos que se obtienen directamente de una planta silvestre. Otra de las ventajas que tiene este sistema de cultivo, en comparación con los cultivos tradicionales, es la capacidad de obtener metabolitos secundarios en cualquier época del año y de forma constante, sin estar a expensas de las condiciones ambientales como sucede de manera natural, ya que se pueden controlar parámetros como los nutrientes, luz, humedad y temperatura, sin poner en riesgo a las especies como el caso de T. brevifolia.

Por ejemplo, en una investigación se realizó la transformación de bretónica (Lepechinia caulescens Ort.), una planta utilizada en la medicina tradicional mexicana para contrarrestar infecciones gastrointestinales, en el tratamiento de la dismenorrea (afecciones menstruales), hipertensión, diabetes, vómito y diarrea. En las raíces transformadas se identificó y cuantificó un metabolito secundario conocido como ácido rosmarínico, un metabolito con un amplio efecto positivo en la salud pública, ya que presenta actividad antiviral, antibacteriana, antiinflamatoria, antimutagénica y antioxidante. Además, la producción de este metabolito fue hasta 3 veces mayor en el cultivo de raíces transformadas comparado con la planta silvestre.

Podemos concluir que el cultivo de raíces transformadas es una fábrica de metabolitos secundarios que, en la mayoría de las investigaciones realizadas en plantas medicinales, la producción de estos compuestos se produce en cantidades superiores a las registradas en la planta silvestre. En algunos casos, en el sistema de cultivo in vitro se producen metabolitos secundarios que no han sido reportados en la planta silvestre, por lo que se debe continuar con las investigaciones para tener alternativas en la producción de nuevos potenciales fármacos para el tratamiento de enfermedades.

[1]. Técnica de laboratorio para mantener organismos vivos, o parte de estos.