Plantele cultivate la bordul navelor spațiale ar putea deveni adevărate fabrici de medicamente pentru astronauții care pleacă spre Lună sau Marte. O echipă de la Universitatea din California, San Diego, a găsit o modalitate de a extrage compuși terapeutici din plante vii fără să le omoare.

Problema stocurilor de medicamente pentru misiunile de lungă durată i-a preocupat pe planificatori de ani buni. Pe orbita joasă a Pământului, transporturile regulate pot aduce provizii proaspete, dar în călătoriile care durează luni sau ani, fiecare gram de resursă trebuie gestionat cu grijă.

Plantele sunt deja văzute ca soluție pentru reciclarea dioxidului de carbon, producerea oxigenului și suplimentarea hranei. Acum, un studiu publicat în revista „npj Science of Plants” arată că ele pot fi și mici uzine farmaceutice, generând substanțe active cu un consum minim de resurse.

Virusul CPMV, patogen util contra cancerului

Cercetătorii s-au concentrat pe virusul mozaic al fasolei de vacă, cunoscut sub acronimul CPMV. Deși în natură este un patogen al leguminoaselor, oamenii de știință de la UC San Diego l-au studiat mai bine de zece ani pentru altceva: potențialul său de a trata cancerul.

Experimentele au arătat că CPMV poate stimula sistemul imunitar să atace celulele tumorale. Rezultate încurajatoare au venit din studii preclinice pe șoareci și din teste clinice pe câini bolnavi de cancer.

Pentru a produce virusul, echipa a folosit două specii de plante – Nicotiana benthamiana și fasolea cu ochi negri – care cresc rapid și generează multă biomasă. Cultivarea virusului în interiorul plantelor a fost simplă. Problema a apărut la extracție.

Metodele clasice presupun tăierea frunzelor și transformarea lor într-un soi de pastă vegetală. „Ajungi cu ceva care arată ca un smoothie, iar scoaterea produsului din acel smoothie e o adevărată provocare”, explică Patrick Opdensteinen, cercetător postdoctoral și autor principal al studiului.

Echipamentul necesar ocupă un laborator întreg, ceea ce este total nepractic într-o navă spațială. Soluția găsită de echipă este secreția de produs – o tehnică frecvent folosită în industria farmaceutică pentru celule bacteriene și mamifere.

Cercetătorii s-au orientat spre apoplast, o rețea de spații intercelulare situată în afara membranei plasmatice. Procesul este simplu: frunzele sunt scufundate într-o soluție tampon și supuse vidului pentru a umple aceste spații cu fluid.

Apoi, frunzele sunt centrifugate la viteză redusă, iar lichidul rezultat conține particulele de CPMV. După filtrare, resturile vegetale rămân separate, iar virusul este colectat.

Apoplastul permite extracții repetate fără distrugere

Cel mai important este că frunzele rămân intacte. Plantele pot continua să crească și să fie recoltate de mai multe ori, în loc să fie aruncate după o singură extracție.

Pentru a testa scalabilitatea, cercetătorii au procesat peste 50 de plante în mai puțin de două ore, demonstrând că metoda poate face față unui număr mare de exemplare. Dar cum s-ar comporta sistemul în condiții spațiale?

În colaborare cu specialiști în inginerie mecanică și aerospațială de la aceeași universitate, echipa a folosit un dispozitiv special de poziționare aleatorie, care rotește continuu plantele pentru a simula microgravitația.

Rezultatul a fost surprinzător: stresul la care sunt supuse plantele în aceste condiții le face mai vulnerabile la boli, dar în cazul lor acesta este un avantaj.

„Produsul nostru este derivat dintr-un virus vegetal, așa că putem folosi acea reacție la stres pentru a crește randamentul”, spune Opdensteinen. Studiul vine pe fondul unei preocupări vechi: medicamentele se degradează mult mai repede în spațiu.

Peste jumătate dintre ele expiră în termen de trei ani, iar o călătorie spre Marte poate dura între șase și nouă luni. Menținerea unui stoc sigur de tratamente eficiente rămâne o problemă majoră.

„Cu ajutorul plantelor, poți cultiva compuși terapeutici complecși folosind lumină, apă și sol”, subliniază Nicole Steinmetz, profesoară la Departamentul de Inginerie Chimică și Nanoinginerie.

Echipa continuă să investigheze cum influențează mediul cosmic creșterea plantelor și producția de medicamente, pregătindu-se pentru teste reale în zborurile spațiale viitoare.