Producción de huperzina A en cultivos elicitados in vitro de Phlegmariurus taxifolius

Phlegmariurus taxifolius (antes Huperzia orizabae) pertenece a una familia de licopodios medicinales que es de gran importancia dentro de la medicina tradicional China. Este licopodio es productor de una molécula llamada huperzina A, la cual es un alcaloide con actividad anticolinesterásica y su empleo en pacientes con demencia demostró menor toxicidad que otros inhibidores de la acetilcolinesterasa como la tacrina o el donepezilo. Diversos ensayos clínicos han demostrado eficiencia de la molécula de huperzina A en tratamientos contra la enfermedad de Alzheimer, observando respuesta en la mejora de las funciones cognitivas y de comportamiento en pacientes que padecen esta enfermedad. El alto potencial medicinal de esta molécula incrementó la demanda de las especies productoras de huperzina A. La producción del alcaloide en estas especies presenta rendimientos muy bajos, el uso de estas especies se han visto amenazadas en peligro de extinción debido a una colecta desmesurada de sus ejemplares. Ph. taxifolius requiere de un delicado hábitat para su desarrollo óptimo, el cual dura de 15 a 20 años, haciendo que su obtención de manera silvestre sea complicada. En atención a este problema, se han realizado pocos trabajos de investigación a nivel mundial para establecer cultivos in vitro de esta especie, con el objetivo de poder obtener de forma continua la producción de los metabolitos de interés sin que se vea comprometido su hábitat natural. En el presente trabajo se estableció una línea de células en suspensión productoras de huperzina A, a partir de un cultivo de callos friables de Ph. taxifolius, utilizando medio de cultivo B5 modificado más la adición de los fitorreguladores: ácido naftalenacático y zeatina a una concentración de 0.5mg/L respectivamente. Se utilizó la línea celular HupS21 para realizar un proceso de elicitación con metil jasmonato (MeJA) con el fin de incrementar la producción de Hup A, para esto se utilizaron matraces Erlenmeyer inoculados al 10% con biomasa en peso fresco y se dejaron por 30 días en incubación a 25°C y luz constante, posteriormente fueron tratados con MeJA a una concentración de 50μM por una hora, obteniendo una producción de Hup A de 11.15 μg/g PS en comparación con los no elicitados que solo produjeron 2.22 μg/g PS incrementando la producción en un 500%.

Phlegmariurus taxifolius (previously Huperzia orizabae) belongs to a family of medicinal lycopods that is of great importance within traditional Chinese medicine. This lycopodium produces a molecule named huperzine A, which is an alkaloid with anticholinesterase activity and its use on patients with dementia has shown less toxicity than other acetylcholinesterase inhibitors like tacrina or donepezilo. Many clinical trials have demonstrated the efficiency of the huperzine A molecule on treatments against Alzheimer ́s disease, observing a response in the improvement of cognitive and functions in patients suffering from this disease. The high medicinal potential of this molecule increased the demand for huperzine A-producing species. The production of the alkaloid in this species has very low yields, the use of these species has been threatened in danger of extinction due to an excessive collection of their specimens. Ph. taxifolius requires a delicate habitat for its optimal development, which lasts between 15 and 20 years, making collecting it from the wild complicated. Few investigations have been made globally about in vitro cultures for this specie, with the objective to obtain a continuous production of the desired metabolites, without endangering the habitat. In this work, a huperzine A producing suspension cell line was established, from a culture of friable callus of Ph. taxifolius, using modified B5 culture medium plus the addition of the phytoregulators naphtalenacetic acid and zeatin at a concentration of 0.5 mg/L respectively. This cell line called HupS21 was used to carry out an elicitation process with methyl jasmonate (MeJA) in order to increase the production of Hup A, for this Erlenmeyer flasks inoculated to 10% with fresh weight biomass were used and they were left for 30 days on incubation at 25°C and constant light, subsequently they were treated with MeJA at a concentration of 50μM for one hour, yielding a production of Hup A at 11.15 μg/g DW in contrast with the non-elicited ones that only produced 2.22 μg/g DW, the yield was increased by a 500%.