Descubren principio activo en plantas de la Antártica: Científicos de la Universidad innovan con protector solar

Durante los últimos 15 años, un equipo de investigadores liderados por el Dr. Gustavo Zúñiga, decano de la Facultad de Química y Biología, ha realizado una serie de estudios en la Antártica para desarrollar metodologías de cultivo de plantas en condiciones controladas, con el fin de analizar sus principios activos y generar así productos y biotecnologías innovadoras con fines comerciales para la industria farmacéutica y cosmética.

Interesados en continuar con las investigaciones, el equipo instaló hace cuatro años un espacio artificial, en el Laboratorio de Fisiología y Biotecnología Vegetal, donde comenzaron a utilizar la metodología de cultivos in vitro con hierba antártica (Deschampsia Antárctica) y clavel antártico (Colobanthus Quitensis), con el objetivo de estudiar condiciones de reproducción adecuada, para luego analizar su composición.

Fue así como mientras estudiaban las reacciones del clavel antártico (Colobanthus Quitensis) a la luz UV, lograron comprobar su eficacia como filtro solar.

Para el Dr. Zúñiga, el principal logro del equipo se encuentra en reproducir en un medio adecuado las plantas autóctonas. “Hay que tener condiciones totalmente distintas, produciendo plantas de un ambiente extremo como es la Antártica. Segundo, hemos sido capaces de conocer e identificar parte del mecanismo que esta planta usa en su hábitat natural para protegerse, el que nos permite desarrollar productos”, indica.

El investigador destaca las propiedades de la planta para crear esta biotecnología. “Sabemos que la especie humana tiene necesidades de estos productos para controlar ciertas patologías. Desde esa perspectiva, no hay muchos filtros solares a nivel mundial, por lo que de llegar al mercado será un producto innovador, en donde la Universidad generará un impacto”, sostiene.

Principales estudios

El área de interés surgió mientras el Dr. Gustavo Zúñiga realizaba estudios de postgrado, instancia en que fue invitado a participar de una expedición al continente blanco, donde comenzó la caracterización de la hierba antártica para analizar sus reacciones al ecosistema y posibles condiciones de estrés.

Tras descartar condiciones de vida paupérrima, el Dr. Zúñiga, quien también es responsable del Laboratorio de Fisiología y Biotecnología Vegetal, comenzó a estudiar las respuestas de las distintas plantas a la radiación UV, mediante la realización de cultivos in vitro.

“Estudiamos primero como reproducirlo y logramos métodos bien eficientes: en condiciones de laboratorio, mediante un procedimiento artificial donde uno simula las condiciones en que vive el organismo, con la idea de que genere brotes, y hojas lo más rápido posible para aumentar la biomasa.”, explica.

Tras publicar el primer artículo científico sobre el método de reproducción in vitro del clavel antártico, y en el marco del doctorado en biotecnología, que por ese entonces realizaba el estudiante Rodrigo Contreras, el equipo buscó caracterizar qué efecto producían los altos niveles de radiación UV en la planta, en términos de si existía daño y qué respuesta generaba la planta para defenderse.

Entre las principales conclusiones, descubrieron que un grupo de moléculas eran capaces de inhibir el paso de la radiación UV hacia zonas del cuerpo humano en donde podían ocasionar daño, como es la epidermis, formando un filtro natural.

“Hicimos experimentos en condiciones artificiales, en que pusimos ADN; se le aplicó radiación UV, y éste formó dímeros, es decir, dos moléculas de ADN  provocando que todo el proceso relacionado con la información que está contenida en esa molécula se vea dañada. Posteriormente colocamos entre el ADN y la radiación UV, una solución que contenía las moléculas que aislamos del clavel, se hizo el mismo tratamiento, y se observó que no había daño a nivel de ADN. También lo probamos con extracto de lechuga reemplazando al clavel, en las mismas condiciones y  se generó daño”, explica el investigador.

En el caso del pasto antártico, el científico sostiene que el mecanismo de defensa es distinto, “la radiación UV llega a la célula y genera especies reactivas de oxígeno, los radicales libres, que son muy dañinos. Entonces lo que hace el pasto es atrapar esas moléculas y evitar que haga daño”, indica.

Ventajas comparativas

Gracias a la investigación, el equipo de científicos ha demostrado que el extracto no es tóxico en sistemas celulares, por lo tanto es susceptible de ser utilizado en el desarrollo de productos como filtros solares naturales. 

En cuanto a los protectores que se comercializan en el mercado, su principio activo suele ser el dióxido de titanio y óxido de zinc, compuestos que otorgan el color blanquecino y en parte filtran la radiación UV, los que son tóxicos para la piel humana. A diferencia del principio activo obtenido de las plantes antárticas, las que debido a sus propiedades naturales, desecha las toxicidades.

“Tenemos a través de esta tecnología un sistema que es amigable con el medioambiente porque no daña el recurso, es sustentable absolutamente y es escalable, es decir si surgiese alguna demanda específica por cantidades de material, nosotros dimensionamos y establecemos qué costo tiene eso, y cuán eficiente sería reproducirlo”, agrega el investigador.

Debido a que la producción biotecnológica se basa en la reproducción del tejido en condiciones artificiales, permitiría mantener producción todo el año, obteniendo diez plantas por cada muestra original y que en un año se podrían transformar en un millón; a diferencia de las condiciones normales, donde crecen una sola vez al año.

Transferencia tecnológica e industrialización

El equipo de investigación actualmente cuenta con una patente para el cultivo de pastos antárticos, mientras que el año pasado presentaron una patente en Chile para el clavel antártico.

Una de las grandes ventajas de esta investigación en términos industriales, es que no se pueden extraer plantas del continente antártico para fines industriales, sino solamente científicos, producción que en la U. de Santiago de Chile ya se realiza de manera masiva.

Es por ello, que la Universidad se encuentra en búsqueda de socios estratégicos para poder desarrollar productos tales como protectores solares sin color o cremas cosméticas, que prevengan en parte las quemaduras, el envejecimiento cutáneo y el cáncer de piel.

El investigador afirma que, “de llegar al mercado será un producto innovador, porque no hay muchos ejemplos de filtros naturales”. Mientras que asegura que la ingeniería genética probablemente será la gran aliada en el futuro para producir alimentos ante la sensibilidad de los cultivos al cambio climático.