Las amapolas incluyen alrededor de cincuenta especies que producen alcaloides utilizados en medicina, como la morfina, la codeína, la papaverina y la tebaína. El hongo descubierto por el equipo de investigación formaría parte del microbioma de la amapola de brácteas.
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"Cada vez más investigaciones demuestran que las plantas albergan hongos o bacterias, llamados endófitos, con los que viven en simbiosis. Estos endófitos son, en cierto modo, el microbioma de las plantas", explica uno de los autores del estudio, Roger Levesque, profesor de la Facultad de Medicina e investigador del Instituto de Biología Integrativa y de Sistemas (IBIS) de la Universidad Laval.
Durante mucho tiempo, los científicos creyeron que los hongos que vivían en las plantas eran organismos patógenos en estado latente. En el último cuarto de siglo, los estudios han demostrado que los endófitos y sus huéspedes mantienen relaciones beneficiosas para ambas partes.
"La planta huésped protege al hongo y le proporciona elementos esenciales para su supervivencia. Por su parte, el hongo produce moléculas que favorecen el crecimiento de la planta, aumentan su resiliencia frente al estrés o participan en su defensa contra patógenos o insectos", resume el profesor Levesque.
Tres miembros del IBIS unieron sus esfuerzos con investigadores iraníes para estudiar los endófitos de cuatro especies de amapola que viven en su entorno natural en Irán. Recordemos que la familia de las amapolas incluye especies que producen alcaloides como la morfina, la codeína, la papaverina y la tebaína, utilizados en medicina.
Sus trabajos permitieron aislar seis cepas de hongos que producen morfina y otros opiáceos como la codeína. Este es el primer estudio que reporta la producción de tales moléculas por parte de endófitos.
El hongo Pithoascus kurdistanesis fotografiado al microscopio en dos etapas de su ciclo vital.
Uno de estos hongos, aislado de la amapola de brácteas, es una nueva especie denominada Pithoascus kurdistanesis. La amapola de brácteas produce tebaína, pero no produce morfina ni codeína.
"Los endófitos han coevolucionado con su huésped durante cientos de millones de años, lo que explica por qué no son eliminados", precisa el profesor Levesque. "La selección natural pudo favorecer a los endófitos que sintetizan moléculas similares a las que favorecen el crecimiento y la supervivencia de su huésped. También es posible que esta similitud sea el resultado de un intercambio de genes entre un endófito y su huésped."
Para determinar si era posible cultivar P. kurdistanesis in vitro, el equipo de investigación colocó este hongo en un medio que contenía carbohidratos de papa en solución. "Los resultados fueron concluyentes", informa Roger Levesque. "Obtuvimos 23 mg de morfina y 3 mg de codeína por gramo de hongo producido. Es un rendimiento que puede calificarse como muy bueno", estima.
El equipo de investigación secuenció luego el genoma completo de P. kurdistanesis. "Identificamos los genes del hongo responsables de la producción de morfina. El siguiente paso consiste en integrar estos genes en bacterias que puedan cultivarse fácilmente en biorreactores. Tendremos entonces un sistema completo y eficiente que podría utilizarse para la producción de morfina con fines médicos."
La primera autora de el estudio publicado en Scientific Reports, una revista del grupo Nature Research, es la profesional de investigación Sima Mohammadi, miembro del equipo de Roger Levesque. Los demás firmantes son Roger Levesque, Antony Vincent, profesor de la Facultad de Ciencias Agrícolas y de Alimentación de la Universidad Laval, y sus colegas iraníes Bahman Bahramnejad, Jafar Abdollahzadeh, Samaneh Bashiri, Mohammad Majdi y Jalal Soltani.