Gli umani si sono rivolti alla pianta di papavero per sballarsi o alleviare il dolore per migliaia di anni. E nonostante tutti gli altri incredibili progressi farmaceutici, la nostra dipendenza dalla pianta non è cambiata molto; i papaveri vengono utilizzati per produrre due degli antidolorifici più utilizzati al mondo, la morfina e la codeina e la noscapina soppressore della tosse.
Ma come ha fatto la pianta di papavero da oppio (Papaver somniferum) per cominciare con le sue proprietà antidolorifiche?
Un team di ricercatori nel Regno Unito, in Cina e in Australia ha approfondito la questione negli ultimi anni, esaminando il genoma del papavero da oppio per capire come questa pianta ha sviluppato le sue proprietà terapeutiche insolitamente potenti e utili. Ora, un nuovo studio, pubblicato oggi (30 agosto) sulla rivista Science, illustra in dettaglio la maggior parte del genoma del papavero da oppio. Lo studio evidenzia quando e come sono entrati in gioco i principali geni produttori farmaceutici.
Il compito è stato difficile, grazie all'abbondanza di materiale genetico della pianta che contiene diverse sezioni ripetute. Tuttavia, mettere insieme il genoma è stato utile per seguire lo sviluppo del papavero da oppio.
Il primo importante evento genetico del papavero, hanno scoperto i ricercatori, ha avuto luogo circa 110 milioni di anni fa. Fu allora che l'intero genoma, o almeno pezzi molto grandi di esso, si duplicarono. Questo non è insolito per le angiosperme, la categoria di piante da fiore che include i papaveri. Ma la duplicazione può essere consequenziale. Quando gli organismi hanno il doppio del materiale genetico, metà del genoma è libera di evolversi, mentre l'altra metà rimane stabile, ha affermato il coautore dello studio Ian Graham, professore di genetica biomedica all'Università di York, nel Regno Unito.
Nel caso dei papaveri, quel materiale genetico extra si è evoluto in un modo molto importante, i ricercatori hanno scoperto: Più di 7,8 milioni di anni fa, due geni si sono fusi e sono diventati il solo gene responsabile della produzione di morfina e codeina di papavero. Questo "megagene" codifica un enzima che converte una molecola di papavero precursore in composti che alla fine diventano codeina e morfina. Senza di essa, i papaveri trasformerebbero la stessa molecola precursore nella noscapina composta e le piante non sarebbero antidolorifici.
Per Graham, questa è una delle scoperte più importanti nella loro ricerca. "È davvero soddisfacente sapere come è nato quel gene", ha detto a Live Science.
Dopo quella fusione genica, il genoma del papavero si replicò di nuovo e perse alcuni pezzi, lo studio ha scoperto. Ma il megagene cruciale per formare l'opiatesstuck in giro. Come con i geni più utili, le probabilità sono che questo gene fosse una mutazione casuale che continuava a passare perché era utile per la pianta. Non è del tutto chiaro ai biologi il motivo per cui i papaveri da oppio abbiano mantenuto le loro capacità di produrre morfina e codeina, ma è probabile che le sostanze chimiche proteggano gli erbivori affamati, ha detto Graham.
Anche alcuni altri misteri di papavero devono essere risolti. Ad esempio, gli altri enzimi coinvolti nella produzione di morfina e codeina sono probabilmente apparsi prima dell'arrivo del megagene 7,8 milioni di anni fa, anche se il team di ricerca non sa esattamente quando. (In altre parole, il megagene non è l'unico attore coinvolto nella produzione di antidolorifici nei papaveri.) Graham ha detto che spera anche di studiare i genomi delle specie vegetali correlate per capire perché alcuni di loro fanno o non producono narcotici.
Ma per ora, deducendo come i papaveri hanno ottenuto le loro qualità medicinali e come appare il genoma, è sufficiente per aiutare l'industria antidolorifico, Graham ha detto. (Nonostante l'abuso di oppioidi, c'è ancora bisogno di antidolorifici di qualità e farmaci per cure palliative, ha aggiunto.) Anche se gli orticoltori hanno sviluppato ceppi iper-specifici che producono principalmente oppiacei o noscapina, i coltivatori di papavero da oppio sono sempre alla ricerca di modi per produrre più sostenibile ed economico, ha detto.
E come qualsiasi altra coltura, potrebbe esserci spazio per modifiche genetiche per fare in modo che i papaveri producano più agenti farmaceutici, crescano più velocemente o resistano alle infezioni. "L'analisi del genoma ci fornisce una piattaforma per fare tutto ciò in modo più efficace", ha affermato Graham.
