Científicos logran que una planta produzca múltiples compuestos psicodélicos: su potencial terapéutico

Mucho antes de que los científicos comenzaran a estudiarlas en el laboratorio, ya se recolectaban sustancias psicoactivas de plantas, hongos e incluso animales para su uso en rituales, prácticas curativas y tratamientos de salud mental. Investigadores del Instituto Weizmann de Ciencias han logrado reunir en un solo organismo cinco sustancias psicodélicas que en la naturaleza se encuentran dispersas por todo el árbol de la vida.

Tras descubrir cómo las plantas producen de forma natural uno de los compuestos psicodélicos más conocidos, el DMT, pudieron recrear ese proceso paso a paso dentro de una planta modelo, junto con otros cuatro psicodélicos. El resultado es lo que equivale a una fábrica biológica que, en el futuro, podría utilizarse para producir simultáneamente múltiples moléculas psicodélicas, incluidas algunas que no se encuentran de forma natural en las plantas.

El estudio fue dirigido por la Dra. Paula (Shirley) Berman, quien trabajaba en ese momento en el laboratorio del Prof. Asaph Aharoni en el Departamento de Ciencias Vegetales y Ambientales del Instituto Weizmann; actualmente es investigadora principal en la Organización de Investigación Agrícola – Instituto Volcani. Los hallazgos se publicaron recientemente en Science Advances.

Los cinco compuestos del estudio —todos psicodélicos bien conocidos— provienen de tres reinos de la vida diferentes. El reino vegetal aportó el DMT, el componente cerebral de la ayahuasca, una bebida alucinógena ceremonial utilizada desde hace mucho tiempo en rituales chamánicos amazónicos para la sanación espiritual. Los investigadores obtuvieron el DMT de diversas fuentes vegetales, incluidas las hojas de un arbusto leñoso de la familia del café, originario de la selva amazónica, y la corteza de una especie de acacia nativa del interior de Australia.

Del reino de los hongos tomaron la psilocibina y la psilocina, los compuestos responsables de los efectos de los “hongos mágicos”, siendo la psilocibina un elemento central en las ceremonias aztecas. Representando al reino animal estaba el sapo del desierto de Sonora; posee glándulas en la cabeza y la piel que liberan una secreción lechosa defensiva cuando está estresado. Esta secreción contiene bufotenina, así como un derivado más potente del DMT llamado 5-MeO-DMT, conocido por inducir experiencias psicodélicas distintivas, un hecho bien conocido por quienes han buscado al sapo con el propósito expreso de lamerlo.

A pesar de sus diversos orígenes, los cinco compuestos pertenecen a la misma familia química y comparten el mismo punto de partida: el triptófano, un aminoácido común presente en todos los organismos vivos. Este es también el punto de partida que el cuerpo humano utiliza para producir serotonina, un neurotransmisor implicado en la regulación del estado de ánimo y el bienestar. Este origen común ayuda a explicar por qué los psicodélicos actúan sobre los mismos receptores cerebrales que la serotonina.

“El objetivo principal del estudio era el reto de sintetizar DMT”, explica Aharoni.

Aunque los científicos ya habían trazado la ruta general de producción de DMT en la naturaleza, aún se desconocían los genes y enzimas exactos responsables, y la identificación de la vía biosintética completa de la DMT seguía siendo un desafío. Los investigadores comenzaron identificando los genes clave, en particular aquellos que codifican las enzimas que impulsan cada paso de la vía. Luego, insertaron estos genes en una planta modelo —Nicotiana benthamiana, una especie emparentada con el tabaco ampliamente utilizada en la investigación—, enseñándole así a producir DMT. En cuestión de días, la planta modificada genéticamente comenzó a generar el compuesto.

Cuando los científicos produjeron los otros cuatro psicodélicos individualmente en plantas de tabaco separadas, uno de ellos, el 5-MeO-DMT, se fabricó en cantidades sorprendentemente bajas. Para solucionar esto, el equipo colaboró ​​con el profesor Sarel Fleishman y la Dra. Olga Khersonsky del Departamento de Ciencias Biomoleculares de Weizmann, expertos en diseño de proteínas. Identificaron un problema sutil: una molécula que no encajaba bien en el sitio activo de una de las enzimas. Al cambiar un solo componente básico —un aminoácido— en la estructura de la enzima, mejoraron el ajuste.

El resultado fue espectacular. “Mutamos un aminoácido en la secuencia y conseguimos un aumento de 40 veces en la producción de 5-MeO-DMT”, dice Berman.

Los científicos introdujeron entonces los genes de los cinco compuestos en la misma planta. El sistema funcionó. Una sola planta fue capaz de producir los cinco psicodélicos: DMT de origen vegetal; psilocina y psilocibina de origen fúngico; y bufotenina y 5-MeO-DMT de origen animal.

“En efecto, creamos una especie de ‘cóctel’ biológico, no mezclando sustancias externamente, sino combinando las vías metabólicas subyacentes dentro de un mismo organismo”, afirma Aharoni.

Al mismo tiempo, el experimento reveló una limitación importante. Cuando se activaban varias vías metabólicas simultáneamente, estas comenzaban a competir por el mismo material de partida. En términos biológicos, el sistema alcanzó un punto crítico y la eficiencia de producción disminuyó.

Finalmente, el equipo llevó el sistema más allá de lo que ocurre en la naturaleza. Al añadir enzimas bacterianas, produjeron moléculas psicodélicas modificadas que contenían átomos de cloro o bromo en posiciones específicas; algo que la evolución aparentemente había omitido en la función de la planta, pero que podría resultar terapéuticamente valioso. Varias de estas moléculas ya han mostrado una actividad biológica interesante, incluyendo efectos similares a los de los antidepresivos, en el marco de la creciente búsqueda de nuevos tratamientos para trastornos como la depresión, la ansiedad, el TEPT y la adicción.

La investigación apunta a nuevas formas de producir compuestos psicodélicos. Muchos se obtienen actualmente de plantas de crecimiento lento, hongos raros o fuentes animales, lo que suele generar preocupaciones ecológicas y éticas. El sapo del desierto de Sonora, por ejemplo, se ve cada vez más amenazado por la pérdida de hábitat y la sobreexplotación. Las plantas utilizadas para la ayahuasca también están sometidas a una presión creciente debido a la pérdida de tierras y al aumento de la demanda.

La producción de estas moléculas en plantas de laboratorio de rápido crecimiento podría ofrecer una alternativa más sostenible, reduciendo la necesidad de cosechar especies vulnerables y, al mismo tiempo, haciendo que la producción sea más eficiente y escalable. Se cultivan las plantas, se introducen los genes y, en aproximadamente una semana, se pueden extraer cantidades medibles del psicodélico.

Una mayor disponibilidad de moléculas implica más oportunidades para la investigación. Una incógnita es por qué las plantas producen estos compuestos. Las moléculas psicodélicas no evolucionaron para que los humanos experimentaran alucinaciones ni para tratar la ansiedad o la depresión; probablemente cumplen funciones ecológicas, como la defensa o la interacción con microbios e insectos. Al modificar genéticamente las plantas para que las produzcan en entornos controlados, los investigadores pueden comenzar a estudiar estas posibilidades directamente.

“Si logramos trasladar estas vías metabólicas a una planta modelo que crezca rápidamente y sea fácil de manipular, podremos empezar a investigar qué función cumplen realmente estos compuestos en la planta”, explica Berman. Los investigadores podrán examinar cómo afectan a las defensas de la planta o si influyen en su crecimiento o en sus respuestas al estrés.

Los científicos también exploran la posibilidad de crear una planta que produzca la mezcla completa de ayahuasca. En las preparaciones tradicionales, el DMT se combina con otro compuesto que permite que la bebida sea activa al ser ingerida. En el Amazonas, esto se logra mezclando hojas que contienen DMT con ramitas que poseen otra sustancia que facilita la absorción del DMT en el tracto digestivo. Los científicos ahora buscan crear una sola planta que contenga ambos componentes.

Otra posible línea de investigación consiste en producir psicodélicos terapéuticos en plantas comestibles, de modo que las sustancias puedan consumirse en dosis cuidadosamente reguladas.

En definitiva, el estudio del Instituto Weizmann no se limita a los compuestos psicodélicos. Señala un cambio más amplio en la relación entre la biología vegetal y el desarrollo de fármacos, un cambio en el que las plantas ya no son solo fuentes de moléculas raras, sino plataformas vivas para estudiar, remodelar y, potencialmente, producir la próxima generación de tratamientos psiquiátricos.

También participaron en el estudio Janka Höfer, Herschel Mehlman, Efrat Almekias-Siegl, el Dr. Sagit Meir y la Dra. Ilana Rogachev del Departamento de Ciencias Vegetales y Ambientales de Weizmann; el Dr. Let Kho Hao del Departamento de Ciencias Vegetales y Ambientales de Weizmann y de la Organización de Investigación Agrícola – Instituto Volcani; los Dres. Yonghui Dong, Uwe Heinig y Yoav Peleg del Departamento de Instalaciones Centrales de Ciencias de la Vida de Weizmann; el Dr. Shahar Cohen de la Organización de Investigación Agrícola – Instituto Volcani; y el Dr. Liron Sulimani y el Prof. David Meiri del Technion – Instituto Tecnológico de Israel.