Adyuvantes de la vacuna saponina del raro árbol de Quilalla, biosintetizados en plantas de tabaco

Los investigadores identificaron la ruta biosintética que utiliza el raro árbol chileno de Quilalla chileno para hacer un prometedor adyuvante de vacuna y lo reconstituyeron en una planta de tabaco. Estos hallazgos allanan el camino hacia la producción escalable y sostenible de importantes aditivos de vacunas a base de saponina, cuya creciente demanda ha generado preocupaciones sobre la sostenibilidad ambiental y comercial de la cadena de suministro. El árbol chileno de Quilalla (Quillaja saponaria) produce moléculas similares al jabón denominadas saponinas QS. Si bien estos compuestos se utilizan desde hace mucho tiempo para elaborar medicinas, jabón y como aditivo alimentario, las saponinas QS extraídas de la corteza interna del árbol han demostrado recientemente ser eficaces adyuvantes que se añaden a las vacunas para guiar y mejorar su respuesta inmune prevista. Por ejemplo, el derivado de la saponina QS-21 se ha utilizado en las vacunas contra el herpes zóster humano y la malaria; además, QS-7 y QS-17 están presentes en varios candidatos a vacuna para el COVID-19. Sin embargo, dada su complejidad química, la única fuente comercial de estos valiosos adyuvantes es la corteza del árbol relativamente raro Q. saponaria, lo que limita su disponibilidad mundial. Comprender la biosíntesis de saponinas en Q. saponaria podría proporcionar nuevas oportunidades para producir saponinas QS de manera sostenible e informar el desarrollo de saponinas modificadas con nuevas propiedades inmunoestimulantes para su uso en futuras vacunas. James Reed y sus colegas secuenciaron el genoma de Q. saponaria y, a través de la expresión combinatoria en la planta de tabaco, identificaron una serie de 16 enzimas de la vía biosintética que permiten la producción de intermedios de saponina QS. Al reconstituir esta vía en la planta de tabaco, Reed et al. demuestran la biosíntesis completa de QS-7, una saponina de baja toxicidad con alto potencial terapéutico, fuera del árbol Q. saponaria, aunque en pequeñas cantidades. Según los autores, la disponibilidad del genoma completo de Q. saponaria y el transcriptoma completo proporciona un "manual de instrucciones" para acceder a otras saponinas de QS, incluidas las diseñadas con propiedades no presentes en la naturaleza, y producirlas en una plataforma de expresión transitoria en plantas. "El estudio de Reed et al. añade QS-7 al número limitado de productos naturales vegetales que tienen una vía de biosíntesis completamente dilucidada y una lista aún más corta de compuestos cuyas vías se reconstituyen en sistemas heterólogos para la producción escalable", escriben Helena Chubatsu Nunes y Thu-Thuy Dang en un artículo de Perspective relacionado. 

Un podcast relacionado estará disponible en https://www.science.org/podcasts el jueves 23 de marzo.