Percependo l’incredibile potenziale biotecnologico delle diatomee, un gruppo di ricerca ha accettato la sfida di trasformarle in biofabbriche per produrre varie molecole di interesse farmaceutico. Una sfida appena superata che apre la strada a un mondo di possibilità.
Possono essere minuscole, ma le diatomee forniscono almeno il 20% della fissazione dell’anidride carbonica mediante la fotosintesi sul nostro pianeta, tanto quanto le foreste tropicali. Queste alghe unicellulari, dotate di un guscio di silice, potrebbero benissimo avere altri talenti… tra cui quello di produrre medicinali.
Questo potenziale inutilizzato interessa Isabel Desgagné-Penix, professoressa di biochimica all’Università del Quebec a Trois-Rivières. Il suo obiettivo: trasformare le diatomee in mini fabbriche biologiche – una strada sostenibile ed economica per la produzione di molecole di interesse. L’idea è promettente. A riprova, il suo team è riuscito a far sì che queste microalghe producessero cannabinoidi, più precisamente acido cannabigerolico. Una prima mondiale!
Biofabbriche
Utilizzati da millenni nelle medicine tradizionali, i cannabinoidi stanno attirando un crescente interesse nella medicina occidentale, in particolare come potenziali trattamenti per il dolore cronico e alcune malattie neurodegenerative, come il Parkinson.
Solitamente si ottengono estraendoli da piante di cannabis coltivate in serra. Tuttavia, questo metodo dà rendimenti molto bassi. Un’altra opzione: utilizzare microrganismi, generalmente batteri o lieviti, per sintetizzare questi composti. Questa consiste nell’inserire in questi microrganismi i geni corrispondenti alle proteine che vogliamo ottenere – e loro si occupano della produzione. Questa si chiama “bioingegneria”.
Tuttavia, il metabolismo di questi batteri e lieviti è completamente diverso da quello delle piante. Tanto che, per far sì che producano cannabinoidi, è necessario dotarli non solo dei diversi geni coinvolti nel processo di fabbricazione di queste molecole, ma anche dei precursori, cioè degli ingredienti di base. È come se assumessimo uno chef per realizzare una ricetta, ma lui ci chiedesse di fornirgli tutti gli strumenti di cucina (i geni) e gli ingredienti necessari per questa ricetta. Ah! E chiede anche di avere degli snack (zuccheri), per avere l’energia per cucinare. Sta iniziando a fare molto!
È qui che il potenziale delle diatomee diventa interessante. Queste microalghe hanno un metabolismo che ricorda più da vicino quello delle cosiddette piante superiori, come la cannabis – e questo semplifica notevolmente il lavoro di bioingegneria.
Pertanto, le diatomee hanno immediatamente nel loro genoma diversi geni coinvolti nella produzione di cannabinoidi. Qui si trovano anche i precursori necessari (come l’acetil-CoA). Per usare l’analogia della cucina, le diatomee hanno già tutti gli ingredienti a portata di mano e necessitano solo di pochi utensili di precisione per finalizzare la ricetta.
Un primo successo
Nonostante ciò, nessuno era ancora riuscito a produrre cannabinoidi dalle diatomee. Ma il gruppo di ricerca guidato da Isabel Desgagné-Penix ha appena dimostrato che ciò è possibile! In un articolo pubblicato sulla rivista Ricerca sulle alghel’equipe presenta due metodi per raggiungere questo obiettivo: uno in cui i geni vengono introdotti direttamente nel DNA delle diatomee, l’altro che consiste nel portare i geni in un “episoma”, cioè un frammento di DNA che rimane all’esterno del cromosoma. Questi due metodi hanno dato rese simili, paragonabili a quelle ottenute con il lievito.
La produzione di cannabinoidi è solo uno dei tanti obiettivi del laboratorio, incluso il successo dell’uso delle diatomee per produrre alcaloidi della famiglia delle piante delle Amaryllidaceae, un gruppo di molecole terapeutiche che include la galantamina, utilizzata nel trattamento dell’Alzheimer. E la loro recente abilità li incoraggia a continuare a esplorare il potenziale farmaceutico delle diatomee.
La professoressa Desgagné-Penix è soddisfatta di questi progressi, ma resta pragmatica: c’è molta strada da fare tra la loro scoperta e l’industrializzazione del processo. “Volevamo fare una prova di concetto, ora è fatta. Ma c’è ancora molto lavoro da fare! » conclude.
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