Investigación sobre cannabis
Utilizando la levadura de cerveza para ampliar la producción de cannabinoides menores
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Los cannabinoides menores han mostrado un gran potencial terapéutico, pero sus bajas concentraciones naturales en la cannabis hacen que la extracción sea costosa e ineficiente. Ahora, los investigadores están explorando si la levadura de cerveza puede servir como una biofábrica para producir estos compuestos raros a gran escala, reduciendo costos y impacto ambiental.
Desafíos ambientales del cultivo tradicional de cannabis
El cultivo de cannabis, especialmente en entornos de interior y en invernaderos, es muy intensivo en recursos. Los estudios1 han encontrado que las operaciones a gran escala contribuyen significativamente al consumo de electricidad y la degradación ambiental. Por ejemplo, en California, la producción de cannabis representa alrededor de 3% del uso total de electricidad. Esta energía se consume por luces de crecimiento, ventiladores y sistemas de control climático, junto con el impacto ambiental de los fertilizantes químicos que pueden filtrarse en los cursos de agua.
Dadas estas dificultades, los científicos están buscando métodos más verdes y eficientes para producir cannabinoides sin la huella ambiental del cultivo tradicional.
¿Por qué centrarse en los cannabinoides menores?
Más allá del THC y el CBD, la cannabis contiene más de 100 otros cannabinoides, la mayoría de los cuales se producen en cantidades muy pequeñas. Estos “cannabinoides menores” están siendo cada vez más estudiados por sus posibles beneficios médicos, pero son difíciles y costosos de extraer de las plantas debido a sus bajas concentraciones.
La levadura de cerveza como biofábrica
Jay Keasling, un pionero en biología sintética, ha explorado el uso de la levadura como una “fábrica de medicamentos verde”. Los investigadores de la Universidad de California, Berkeley, han bioingenierizado la levadura de cerveza para producir cannabinoides raros que son casi imposibles de extraer naturalmente a gran escala. Esta investigación2, informada por ScienceDaily, demuestra que la producción basada en la levadura puede entregar cannabinoides de alta calidad a una fracción del costo y con un riesgo mínimo de contaminación.
Otros éxitos biotecnológicos con levadura
La levadura ha sido utilizada durante mucho tiempo en biotecnología para producir moléculas complejas, incluyendo insulina, factores de coagulación sanguínea, hormonas de crecimiento y el medicamento antimalárico artemisinina. Este historial la convierte en un candidato ideal para la biosíntesis de cannabinoides.
Cómo produce la levadura cannabinoides
El equipo de la UC Berkeley insertó genes de cannabis sativa y Streptomyces spp. en la levadura utilizando un sistema de expresión heteróloga para producir precursores de fitocannabinoides. El proceso incluye:
- Condensar el ácido hexanoico con ácido malónico para producir ácido olivétolico (OA)
- Alquilar el OA con geranil pirofosfato (GPP) para formar ácido cannabigerólico (CBGA)
- Utilizar enzimas específicas para convertir el CBGA en cannabinoides menores como cannabidivarin (CBDV) y tetrahidrocannabivarin (THCV)
Estos compuestos pueden luego ser aislados para investigación y posible uso terapéutico.
| Método de producción | Extracción tradicional de cannabis | Biosíntesis de levadura de cerveza |
|---|---|---|
| Material de origen | Plantas de cannabis cultivadas en invernaderos o interiores | Cultivos de levadura bioingenierizada |
| Impacto ambiental | Alto consumo de energía, escorrentía de fertilizantes químicos | Baja huella de carbono, uso mínimo de productos químicos |
| Eficiencia de costos | Alta para cannabinoides menores | Competitiva o más baja que la extracción de plantas |
| Escalabilidad | Limitada por la capacidad de cultivo | Fácilmente escalable en tanques de fermentación |
| Pureza y consistencia | Variable debido a la genética y el entorno de las plantas | Alta pureza, rendimientos consistentes |
Desafíos y potencial futuro
Aunque el método muestra un gran potencial, la investigación relacionada de Schmidt y Kayser destaca un cuello de botella: la producción de ácido hexanoico en la levadura puede limitar los rendimientos. Superar este desafío será clave para ampliar la producción aún más. Sin embargo, los beneficios ambientales, económicos y de escalabilidad hacen que la biosíntesis de levadura sea un candidato fuerte para la producción industrial de cannabinoides.
A medida que continúa la investigación sobre los cannabinoides menores, los métodos de producción sostenibles como la biosíntesis de levadura podrían desempeñar un papel vital para satisfacer la demanda futura de aplicaciones farmacéuticas y de bienestar.
Referencias:
1. Zheng, Z., Fiddes, K. & Yang, L. Una revisión narrativa sobre los impactos ambientales del cultivo de cannabis. J Cannabis Res 3, 35 (2021). https://doi.org/10.1186/s42238-021-00090-0
2. Universidad de California – Berkeley. (2019, 27 de febrero). La levadura produce cannabinoides de bajo costo y alta calidad. ScienceDaily.
