Mergullado

1997/10/01 Pain, Stepahie Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Biologia

Brian Bingham, mozo doctorando norteamericano, preparaba as súas maletas cada mes e viaxaba á zona de Florida Keys. Alí, nos manglares ao redor de una pequena illa erosionada polo mar, podíanse atopar algunhas das colonias de ascidia máis belas que un biólogo mariño puidese soñar. As colonias crecían nas raíces lentellas dos manglares e eran ideais paira investigar os crecementos e as diminucións poboacionais das ascidias. Paira atopar estas raíces na súa próxima visita, Bingham marcábaas con atención cunha cinta fluorescente rosa. E cada mes sacaba fotos desas raíces, rexistrando tamén os pequenos cambios que sufriron moitos ascidias.

Una vez, un día de finais do oitenta, cando se achegou ao seu barco, Bingham viu a un grupo de mergulladores recollendo as ascidias e meténdoas nas bolsas. “Pensaba que marcamos claramente as raíces…”, di Bingham. “Dixeron que eles non se decataron. Volveron á barca e non soubemos máis.”

De súpeto, os exploradores de medicamentos empezaron a buscar a turbinata Ecteindia, una pequena ascensión nada visible. Isto provocou o que os exploradores chaman “golpes”. Os químicos que buscan compostos potencialmente útiles poden secuestrar simultaneamente miles de extractos de animais e plantas grazas á automatización dos laboratorios. E Ecteinascidia foi un triunfo incrible. Comprobouse que esta bolsa acuosa de gelatina contén sustancias capaces de matar as células cancerígenas do ser humano.

Actualmente, baixo a dirección da compañía española PharmaMar, una destas sustancias químicas –743-ekteinaszidina– atópase na primeira fase de ensaios clínicos en varios países europeos. Nestes momentos, os investigadores están a probar este composto cos enfermos terminais con cancro paira ver como se está afectando.

Poden transcorrer anos paira saber si serve ou non, pero xa se vai estendendo a preocupación polo impacto que esta investigación pode ter nas poboacións da dieta. Segundo un químico do sector, na zona de Florida Keys, preto de una tonelada de ascidia e outras dúas toneladas do Caribe foron capturadas até a data polos mergulladores. “Ao principio da investigación non pensabamos que ía converterse nun animal tan quente”, afirma hoxe Bingham, catedrático de investigación ambiental da Western Washington University.

Pero a turbina Ecteinascidia non é o único obxectivo. Tras moitos anos buscando novas sustancias químicas nas selvas de choiva, as compañías de medicamentos están a retornar ao mar. Nos últimos anos, os exploradores descubriron outro tres estrelas posibles na investigación do cancro: una lebre mariña, una esponxa e un briozoo. En cada caso, o animal produce un composto que chegou até os ensaios clínicos ou pre-clínicos do cancro. A maioría de sustancias aparentemente adecuadas non superan a primeira ou segunda sesión.

As novas tecnoloxías fan que os científicos sexan capaces de agrupar aos seres mariños desde zonas cada vez máis afastadas e que cada vez sexan máis precisos paira estudar os efectos biolóxicos das súas sustancias químicas, o que probablemente aumente este tipo de “golpes”. De feito, outras estrelas potenciais xa están no camiño (Ver o seguinte grande? Apartado b).

Isto acentuou a preocupación pola sobreexplotación, pero puxéronse en marcha acciones paira atopar alternativas ás poboacións salvaxes destes seres. Varios investigadores están a deseñar novas vías paira o cultivo de seres mariños aptos paira medicamentos, abrindo o camiño dos viveiros acuáticos paira medicamentos. Outros teñen como obxectivo a produción artificial de sustancias químicas mediante o uso de bacterias xeradas especificamente pola enxeñaría xenética ou cultivos celulares extraídos de organismos mariños. “Estas sustancias empezaron a entrar en hospitais, polo que agora temos que pensar no seu uso sustentable”, afirma Ami Wright, químico do Instituto Oceanográfico Harbor Branch de Fort Pierce (Florida).

Na maioría dos casos a demanda excederá o que a poboación natural pode dar. “O océano é un recurso incrible paira as novas sustancias químicas”, afirma Bill Fenical, do Instituto Oceanográfico Scripps da Jolla (California). Una razón paira iso é que moitos invertebrados viven unidos a unha roca ou arrecife e teñen que defenderse das súas presas e competidores paira conseguir un lugar estable. En xeral, utilizan velenos fortes paira afastar aos seus inimigos. Moitos seres que poden nadar tamén parecen una caza fácil paira os seus predadores: son inertes e parecidos, e a miúdo expresan a súa presenza con cores moi vivas. Tamén producen sustancias químicas tóxicas paira evitar a súa captura.

Pero o que se pode evitar paira os depredadores pode resultar moi atractivo paira os exploradores de medicamentos. A maioría dos medicamentos utilizados na actualidade contra o cancro son tóxicos, baseados no principio de que as células tumorales de rápido crecemento deben morrer antes de que se produzan excesivos danos ás células sas. Con todo, os investigadores de medicamentos buscan constantemente compostos que impacten máis directamente as células cancerosas e produzan menos efectos costais desagradables. Espérase que o 743-ekteinaszidina sexa un composto deste tipo.

A maioría dos medicamentos utilizados na actualidade contra o cancro son tóxicos, baseados no principio de que as células tumorales de rápido crecemento deben morrer antes de que se produzan excesivos danos ás células sas. Con todo, os investigadores de medicamentos buscan constantemente compostos que impacten máis directamente as células cancerosas e produzan menos efectos costais desagradables.

O problema é que a maioría destas sustancias químicas só se atopan en cantidades diminutas. No caso de Ecteinascidia, una tonelada de animais é necesaria paira illar o 743-ekteinaszidina nun gramo. Ken Rinehart, que traballa en Urbana-Champaigne paira a Universidade de Illinois (quen illaba ao composto xunto a Tom Holt en 1980), afirma que una persoa necesita 5 gramos de media paira realizar probas clínicas.

Si finalmente o 743-ekteinaszidina acéptase como medicamento, serán capaces as poboacións salvaxes de atender a demanda? “Até agora Ecteinascidia reuniuse de forma sustentable”, afirma Rinehart. “Nos manglares do Caribe pódense conseguir tres cultivas ao ano. Volven crecer” Pero non todos son tan optimistas. Segundo Craig Young, experto nestes animais de Harbor Branch, as ascidias volverán crecer e proliferarán sexualmente si os recogedores abandonan os estolones raicanos e atenden as ascidias. Pero se os recogedores continúan cortando ou sacando completamente as raíces de mangle que sustentan as colonias, será moi difícil a súa recuperación.

O que todos desexan é una fonte renovable de sustancias químicas. Á marxe dos problemas éticos e ecolóxicos que expón a explotación do océano, non sería prudente confiar nestas poboacións que dependen da natureza. Una poboación en pleno crecemento durante un ano pode ser devastada ao ano seguinte por depredadores ou enfermidades. En moitos casos, o custo da recollida da materia prima tamén é insuperable, sobre todo si o animal é de mar profundo. Segundo Wright, “a xente non pode ir recollendo material conducindo un mergullador sen parar”.

Salmóns e ostras

Nun mundo ideal, os químicos fabricarían medicamentos no laboratorio. Con todo, as estrañas características que fan destas sustancias químicas tan interesantes dificultan a fabricación. Os químicos descubriron como sintetizar a dolasatina que salgue do vértice mariño, pero outros compostos mariños foron imposibles. Segundo Wright, “si non podes sintetizar, debes ensinar ás compañías de medicamentos de onde fornecer”.

Una estratexia, do mesmo xeito que os salmóns e as ostras, é o cultivo de animais. A acuicultura ten moitas vantaxes respecto da recollida de poboacións naturais. A recollida a través do mar en moitas especies pode ter pouca efectividade, xa que non todas as poboacións dispoñen da sustancia química desexada. A acuicultura permite seleccionar animais produtores de sustancias químicas e partir dunha poboación produtiva.

O cultivo controlado tamén permite a manipulación de animais paira aumentar a produción. Si una esponxa, por exemplo, emite una sustancia química tóxica paira desviar a alga que pode asfixiala, una luz intensa que acelere o crecemento das algas provocaría una maior produción de sustancias químicas.

Na práctica, con todo, o crecemento dos animais tamén é un desafío. A maioría dos seres mariños viven en microhábitats moi especiais e son moi esixentes en canto a condicións ambientais. Segundo Wright, “a acuicultura de invertebrados é una pesadelo”. Pola súa banda, John Scarpa, o seu compañeiro, trata de descubrir que pode empuxar a ascidia a crecer e reproducirse nos cultivos. Scarpa conseguiu crecer das larvas aos adultos, pero aínda non os puido reproducir. Mentres tanto, trata de conseguir trampas que permitan aos animais producir máis ecteinascidinas. “Estamos a traballar cuns anexos paira ver si podemos cambiar a súa química paira obter un mellor rendemento”, di, “si un quilo de organismo pode producir un gramo de medicamento no canto dun microgramo, o custo de illamento da sustancia química será moito máis eficiente”.

Una das estratexias de futuro pode ser que as sustancias químicas non se obteñan das ciencias, senón do platihelminto que comen. Pseudoceros crozieri ten ekteinaszidina nos tecidos. Con iso, a obtención da sustancia química sería máis fácil que das ascidias acuáticas.

Mentres que os acuicultores aínda teñen algúns problemas pendentes no crecemento do Ecteinascidia, con outras dúas especies tiveron mellor sorte. Ao longo da costa sur de California, a compañía CalBioMarine Tecknologies de Carlsbad está a crecer un briozoo marrón, a neritina Bugula, que se atopa habitualmente cubrindo os diques. A bugula produce 1-briostatina, a complexa lactona que actualmente se utiliza nas probas clínicas de pacientes con cancro en Estados Unidos.

A compañía CalBioMarine iniciou o crecemento dos briozoos nuns tanques situados en terra, pero agora concéntranse no mar, reducindo drasticamente o custo da comida destes seres. O presidente da compañía, Dominick Mendola, afirmou que “esta actitude é sensata, xa que no mar a natureza alimenta as colonias”. O primeiro paso é sementar as larvas Bugula coma se fosen sementes, en pratos de plástico con orificios. Cando as larvas están ben adheridas, os pratos levan ao mar e fíxanse nas bandexas apiladas de arriba a abaixo nunha torre submarina. A compañía recibiu a súa primeira colleita o pasado verán. Tras cinco meses no mar, os briozoos creceron tan ben como as colonias naturais da rexión.

Nun mundo ideal, os químicos fabricarían medicamentos no laboratorio. Con todo, as estrañas características que fan destas sustancias químicas tan interesantes dificultan a fabricación.

A segunda historia de éxito vén do outro lado do Pacífico. Ao redor da costa de Nova Zelandia, investigadores do Instituto Nacional de Investigación Hidráulica e Atmosférica crecen outro animal: A esponxa que produce a halicondrina B, axente anticanceríxeno utilizado actualmente en probas pre-clínicas en Estados Unidos. A esponxa, una especie recentemente descuberta do xénero Lissodendoryx, habita na Illa Sur de Nova Zelandia, nunha pequena superficie dun arrecife no bordo de Kaikoura Canyon, crece en afloramientos rochosos de entre 100 e 300 metros de profundidade. Segundo Chris Battershill, líder do grupo, “calculamos que na natureza só hai unhas 300 toneladas”.

As esponxas son moi complicadas paira o seu crecemento e as súas condicións son moi especiais e esixentes paira cada especie. Battershill e o seu equipo, en busca da combinación paira producir a halicondrina obtendo o mellor rendemento, trataron de crecer Lissodendoryxa en diferentes profundidades e tipos de estruturas ao redor da costa neozelandesa. “Se acertas, podes crecer as esponxas en condicións artificiais suficientes”, explica Battershill. Lissodendoryxa, por exemplo, é de augas profundas de mar aberto, pero agora crece a menos de tres metros de profundidade en Wellington Harbour. Segundo Battershill, “agora estamos a buscar técnicas paira aumentar a biosíntesis da halicondrina xusto antes da colleita”.

Hábitos feos

É indiferente o éxito dos cultivos mariños, xa que os animais poden causar molestias en forma de fábricas químicas. Non sempre fan o que ti queiras. Teñen hábitos feos como enfermar ou negarse a reproducirse. E os residuos xéranse en cheas. Se se consegue cultivar unicamente células que o fan, sería de gran axuda.

Harbor Branchen de Florida, Shirley Pomponi, do departamento de investigación biomédica mariña, estuda que esponxas ou ascidias producen sustancias químicas de interese paira o seu cultivo. Do mesmo xeito que os animais, as células son bastante estritas en canto a condicións de crecemento. E en xeral, o crecemento das células dos invertebrados é máis difícil que o dos mamíferos. Con todo, coa axuda de certos factores de crecemento e sustancias químicas, o equipo de Pomoni conseguiu dividir varias veces as células das esponxas e producir a sustancia química desexada. Misteriosamente, estes invertebrados primitivos parecen responder a factores de crecemento e hormonas dos mamíferos. Ninguén sabe por que, pero por exemplo, as células das esponxas responden á insulina da mesma maneira que os mamíferos, sintetizando as proteínas e o ADN necesarios paira a división celular.

Con todo, é difícil conseguir que as células herbáceas sigan fragmentándose. “Tras algunhas divisións detéñense”, afirma Pomponi. “E só producen as sustancias químicas que queremos que estean activas”. Tras superar este problema, Pomponi ten a esperanza de crecer células doutras especies mariñas que poden producir novas sustancias químicas paira a ciencia.

Nalgúns casos estes animais poden ser complementarios. A pesar de que a investigación se atopa nos primeiros pasos, constátase que algunhas sustancias de interese atopadas nos extractos de invertebrados mariños son causadas por bacterias que viven no interior ou sobre os animais. As bacterias mariñas son bastante diferentes ás dos membros da terra. Algúns teñen bromo ou outros halógenos que non son útiles paira os seres terrestres. Isto ofrece posibilidades de química creativa e explica por que os microbios mariños de estrutura nunca vista até agora producen.