Introducción

La presente investigación aborda el tema de la obtención de Taxol® nombre

comercial para Paclitaxel, un fármaco de quimioterapia anticanceroso; se utiliza

para el tratamiento del cáncer de mama, de ovario, de pulmón, de vejiga, de

próstata, de melanoma, de esófago y también de otros tipos de tumores

cancerosos sólidos. Además ha sido utilizado en el sarcoma de Kaposi.

Taxol® pertenece a una clase de fármacos de quimioterapia llamados alcaloides

vegetales. Los alcaloides vegetales se producen a partir de plantas. Los taxanos

se producen a partir de la corteza del árbol tejo del Pacífico (Taxus). Los taxanos

también se conocen como agentes antimicrotubulares. Los alcaloides vegetales

son específicos al ciclo celular. Esto significa que atacan las células durante

diversas fases de la división.

Los agentes antimicrotubulares inhiben las estructuras microtubulares dentro de la

célula. Los microtúbulos son parte del aparato celular que las divide y duplica. La

inhibición de estas estructuras finalmente provoca la muerte celular.

El árbol de Taxus globosa se encuentra bajo protección especial debido a que

está en peligro de desaparecer he aquí la importancia de un sistema

biotecnológico sustentable con la finalidad de tener una alternativa viable para la

conservación de la especie.

Con esta investigación reconocemos la importancia de la biotecnología en el

desarrollo de la sociedad con uno de los principales puntos de interés que es la

salud, reflexionando en que se está convirtiendo en una de las principales causas

de muerte en el mundo.

En el desarrollo de este trabajo cubriremos la problemática de esta aportación de

la biotecnología, posibles soluciones, metodología y perspectivas hacia un futuro

que sin duda será muy prometedor.

Antecedentes

En 1971, trabajando dentro de un proyecto del Intituto Nacional del Cáncer (NCI)

para analizar los componentes antitumorales en un gran número de productos de

origen vegetal, Wani y Wall aislaron de la corteza de tejos del Pacífico (Taxus

brevifolia) el Paclitaxel (Taxol®), para muchos la sustancia anticancerígena más

importante descubierta en los últimos 40 años.

En 1978, el mismo instituto pidió al servicio de bosques de Estados Unidos 30,000

Kg de corteza de tejo seca para obtener el Paclitaxel necesario para iniciar

pruebas preclínicas. El problema se hizo evidente: de un árbol de cien años se

obtenían en promedio 3 Kg de corteza, de los cuales se aislaban 300 mg de

Paclitaxel. Para obtener un sólo gramo de Paclitaxel se requerían entonces 10 Kg

de corteza de tres árboles centenarios, que morían después del descortezamiento.

Ahora se sabe que el Paclitaxel está presente en prácticamente toda la planta y en

todas las especies de tejos. Además, se han desarrollado métodos de producción

sustentables que incluyen la síntesis parcial, a partir de precursores que se

encuentran en el follaje de los tejos y el cultivo de células vegetales en

fermentadores.

En 1992 la FDA (Food and Drug Administration) de Estados Unidos aprobó el uso

de Paclitaxel en pacientes con cáncer de ovario y en 1994, en pacientes con

cáncer de pecho.

La importancia del Paclitaxel ha sido tal, que tan sólo en los Estados Unidos, se

han otorgado a la fecha más de 400 patentes, que tratan diferentes aspectos del

proceso de obtención de Paclitaxel a partir del follaje de tejos, por cultivo de

células de tejo in vitro, o con microorganismos. Otras patentes son sobre

compuestos derivados de Paclitaxel, métodos de purificación y métodos de

tratamiento de pacientes.

Obtención del Taxol®

Planteamiento del problema

Desde el descubrimiento del Taxol® considerables esfuerzos se han enfocado en

tratar de incrementar su producción, ya que hasta la fecha las disponibilidades de

este compuesto no son suficientes para satisfacer los requerimientos comerciales.

La mayor dificultad encontrada ha sido en la baja concentración (0.001 – 0.05%)

de Taxol® que se acumula en las especies más productivas, incluyendo a Taxus

brevifolia que fue la primera fuente de donde se aisló Taxol®.

Soluciones al problema

Una de las alternativas a este problema es la producción por semisíntesis, la cual

requiere 2 intermediarios biosintéticos como baccatina III o 10-deacetilbaccatina

III, encontradas también en Taxus sp.

Una fuente alternativa y ambientalmente sostenible de Taxol y compuestos

análogos, es el cultivo de células vegetales. Esta metodología ofrece diferentes

ventajas, como el no estar condicionado a variaciones medio ambientales,

estaciones y contaminaciones, además que el material vegetal puede crecer en

condiciones in vitro independientemente de su origen. Con el fin de incrementar la

productividad de taxanos en cultivos celulares vegetales, diferentes estrategias

han sido empleadas como la optimización de las condiciones de cultivo, búsqueda

y selección de líneas celulares de alta producción en diferentes especies de Taxus

y la adición de elicitores o precursores.

Metodología

Producción in vitro de Taxol®

Inducción de callos

El callo es una masa indiferenciada de células que crecen en medio sólido, el cual

constituye la materia de partida para el establecimiento de suspensiones celulares.

Las primeras investigaciones de inducción de callos y la proliferación desde

gametofitos de Taxus iniciaron con el cultivo de callos a partir de hojas y estudios

acerca de la composición mineral y fitohormonal de los medios de cultivo, con el

fin de optimizar la proliferación de celular de callos de ahí la pauta para el

desarrollo de numerosas investigaciones.

Diferentes explantes tales como hojas, tallos y embriones han sido usados para la

inducción de callo. Se ha observado que el tejido joven es más sensible y

propenso a la inducción de callos en comparación con plantas adultas y además

que el uso del ácido 2-4 diclorofenoxiacetico y kinetina es la mejor combinación

hormonal para la inducción de callo.

Obtención de suspensiones celulares

Las suspensiones celulares son iniciadas con la inoculación de callo friable en

medio líquido y agitación, mediante el empleo de uno o más pequeños agregados

celulares. Estos sistemas de rápido crecimiento pueden ser usados para

establecer procesos de escalado a nivel industrial y obtener productos valiosos.

Ensayos de actividades biosintéticas de cultivos celulares han sido desarrollados

para incrementar la producción de Taxol, muchos enfoques incluyen la

optimización de las condiciones de cultivo, identificación de líneas altamente

productoras, optimización del crecimiento y medio de producción, inducción de

vías de producción de metabolitos secundarios por elicitación y precursores, o el

uso de sistemas de cultivo en dos etapas y técnicas de inmovilización.

Requerimientos nutritivos y medios de cultivo

El Taxol es producido en cultivos celulares cuando el crecimiento en la fase

exponencial ha terminado y las células se encuentran en fase estacionaria. Por

ello, un sistema óptimo para la producción biotecnológica de Taxol es el cultivo en

2 etapas, la primera para el desarrollo de biomasa que luego es transferida a un

segundo medio de cultivo, favorable para la producción de taxanos. Este sistema

ha constituido una efectiva estrategia para mejorar la producción de Taxol en

Taxus y podría ser utilizado en otras especies alternativas como Corylus avellana.

Fuente de carbono

El crecimiento y producción de metabolitos secundarios a partir de cultivos

celulares depende de una fuente de carbono adecuada, sin embargo la

concentración, puede variar, en función de la ruta biosintética o procesos

involucrados, así como de la especie vegetal en estudio.

Uso de elicitores

Un elicitor es una sustancia que cuando es introducida en pequeñas

concentraciones a un sistema celular vivo, inicia o mejora la biosíntesis de

compuestos específicos, por ello, la elicitación es el proceso de inducir o mejorar

la biosíntesis de metabolitos secundarios vegetales debido a la adición de

elicitores. Estos presentan un efecto sinérgico debido a su interacción con

diferentes enzimas de la ruta metabólica de producción.

Corylus avellana

Corylus avellana es un pequeño árbol que no sobrepasa los 10 m de altura,

presentándose con frecuencia con porte arbustivo y tallas de 3-6 m de altura, su

madera es blanco-rojiza, ligera, empleada en la confección de mangos, cribas,

aviones de aeromodelismo, carbón para pólvora, etc. Los frutos son muy

apreciados y alimenticios.

Es una angioesperma dicotiledonea, que pertenece a la familia Betulaceae, donde

se ubican otros árboles forestales y ornamentales tales como: Betula, Alnus,

Carpinus y Ostrya. Esta especie vegetal es originaria de Eurasia, sin embargo se

encuentra ampliamente extendida por el sureste de Europa, suroeste de Asia

occidental, Norte América, etc.

Interés farmacológico para la producción de Taxol

Se ha reportado que el aislamiento y cultivo de hongos endófitos asociados a

Taxus producen Taxol, sin embargo la cantidades obtenidas son muy bajas en

comparación a la obtenida en especies vegetales.

El avellano ha sido reportado como una especie productora de Taxol a través de la

bioprospección de angioespermas. Los primeros informes sobre la presencia de

Taxol en avellano mantenían la posibilidad de encontrar Taxol en esta planta

derivado de hongos endófitos presentes en ella. Estudios posteriores confirmaron

que los cultivos celulares de avellano producen Taxol y taxanos bajo condiciones

controladas, lo cual implica que posee las enzimas necesarias para la producción

de Taxol, una ruta biosintética, considerada antes como exclusiva del género

Taxus. El principal beneficio de producir Taxol a partir de cultivos celulares de C.

avellana radica en que estos cultivos puede constituir una fuente alternativa para

la demanda existente, además tiene un crecimiento mucho más acelerado en

condiciones in vivo y es muy fácil de cultivar en condiciones in vitro.

Bibliografía

http://chemocare.com/es/chemotherapy/drug-info/taxol-reg.aspx#.U2bFhvl5NuI

http://www.cienciorama.ccadet.unam.mx/articulos_extensos/160_extenso.pdf

http://www.doctoraliar.com/medicamento/taxol-91003

http://www.news-medical.net/health/Paclitaxel-Side-Effects-(Spanish).aspx

http://mexico.cnn.com/salud/2013/02/04/los-tipos-de-cancer-que-mas-afectan-a-los-mexicanos

http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs297/es/

http://repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/343/1/T-SENESCYT-0113.pdf