Rispetto al vaiolo o al tifo, la malaria si sta rivelando una delle malattie umane più difficili da sradicare e rimane quindi un pericolo reale e costante per quasi la metà della popolazione mondiale. Venti anni fa, due milioni di persone morivano in media ogni anno di malaria, secondo l'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS). Nonostante i numerosi progressi nel trattamento, 212 milioni di casi sono stati segnalati solo nel 2015 e si stima che 429, 000 persone sono morte a causa della malattia.

Il trattamento di prima scelta per la malaria è l'artemisinina, utilizzata nella medicina cinese per trattare la febbre, l'infiammazione e la malaria. Prima del 2001, funzionari sanitari di tutto il mondo hanno somministrato il farmaco come un singolo composto, ma questo ha permesso ai parassiti della malaria di diventare resistenti ai farmaci. Scienziati e professionisti medici hanno scoperto, però, che l'artemisinina può funzionare in combinazione con altri due trattamenti, meflochina e clorproguanile, per attaccare diversi aspetti del parassita e infine disabilitarlo. Secondo l'OMS, il numero di cicli di terapie combinate a base di artemisinina acquistati dai produttori è aumentato a livello globale da 187 milioni nel 2010 a 311 milioni nel 2015.

Ma rimane un grosso problema:l'apporto di artemisinina non è stabile o sufficiente, e come risultato, il trattamento rimane costoso.

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Nuova ricerca pubblicata su Frontiere della bioingegneria e delle biotecnologie , "Produzione stabile del farmaco antimalarico Artemisinina nel Moss Physcomitrella patene ", dimostra che l'artemisinina può essere prodotta rapidamente da muschio geneticamente modificato su scala industriale.

L'artemisinina è generalmente derivata dalla pianta Artemisia annua , un annuale estivo con una breve stagione di crescita e noto ai giardinieri come assenzio dolce. Per la sua struttura complessa, il farmaco è difficile e non economicamente fattibile da sintetizzare chimicamente. Altri ricercatori hanno tentato di bioingegnerizzare l'artemisinina usando Nicotiana tabacco (piante di tabacco coltivate) o lievito, ma questi approcci richiedevano molta più ingegneria rispetto all'analisi corrente o fornivano un prodotto semi-puro.

I ricercatori hanno introdotto cinque geni responsabili della biosintesi del precursore dell'artemisinina, acido diidroartemisinico, nel muschio Physcomitrella patene utilizzando più frammenti di DNA. La conversione finale di questo acido in artemisinina avviene per fotoossidazione nella cellula del muschio.

Perché muschio, come pianta non vascolare, ha una struttura così semplice da offrire un ambiente ideale per i farmaci di ingegneria genetica. Il muschio geneticamente modificato è stato coltivato sia in terreno liquido che solido sotto 24 ore di luce a LED.

Dopo soli tre giorni di coltivazione, i ricercatori avevano un prodotto iniziale sostanziale:0,21 mg/g di peso secco di artemisinina. Entro il giorno 12, avevano il più alto accumulo di droga.

"Questo muschio produce come una fabbrica, " ha detto Henrik Toft Simonsen, uno degli autori dell'articolo. "Produce artemisinina in modo efficiente senza l'ingegneria dei precursori o la successiva sintesi chimica richiesta da lievito e tabacco. Questo è ciò che speriamo nella scienza:un semplice, soluzione elegante."

Questa ricerca espande anche le frontiere della biotecnologia sintetica offrendo una piattaforma a base vegetale geneticamente robusta, che può essere scalato per la produzione industriale di altri complessi, alto valore, composti di origine vegetale. Perché P. patens utilizza la luce come fonte di energia, a lungo termine, più conveniente rispetto ad approcci come il lievito, che deve essere nutrito con una qualche forma di zucchero.

La produzione di artemisinina dal muschio in semplici bioreattori liquidi significa che la produzione su scala industriale è facilmente possibile in modo economico. Il prossimo passo sarebbe quello di ottimizzare ulteriormente il processo, in particolare riducendo i prodotti non necessari e garantendo che il processo metabolico sia il più efficiente possibile. Anche, mentre può sembrare straordinario sviluppare un farmaco in 3-12 giorni, in confronto i microrganismi possono essere coltivati ​​in poche ore, disse Simonsen. Le piante impiegano semplicemente più tempo a coltivare rispetto ai microrganismi. Comunque, questo approccio ha un risparmio intrinseco:il muschio non deve essere riprogettato ogni volta; le celle di scorta possono essere riutilizzate.

"Sarà un grande giorno se gli scienziati riusciranno a debellare la malaria in tutto il mondo, " ha detto Simonsen. "Questa è una malattia che colpisce da 200 a 300 milioni di persone ogni anno. È particolarmente letale per i bambini".