Al desarrollar un biomejorador de suelos para cultivos, un investigador de la UNAM encontró radioisótopos en la planta del tabaco que podrían ser la causa real de muchos casos de cáncer de pulmón en fumadores pasivos.

El biomejorador, creado por Faustino Juárez, del Instituto de Geofísica (IGf), y Sergio Palacios, del Instituto de Geología (IGL) de la UNAM, es un producto natural hecho para que los suelos de cultivo sean eficientes y recuperar los que están agotados completamente.

Cuando trabajaban con café y tabaco (tiene una hoja muy ancha), que requieren de determinadas condiciones, Juárez observó que según el tipo de suelo y el fertilizante, absorben no sólo nutrientes, sino que fijan cierto tipo de radioisótopos. Los radioisótopos, explicó el universitario, son trazadores que permiten ver qué sucede adentro de plantas de maíz, frijol, tabaco o café, unas de «las que más fertilizantes demandan».

El fertilizante inorgánico está hecho a base de roca fosfórica, que contiene altas cantidades de fósforo y uranio. Si se aplica demasiado al suelo, se acumularán también estos elementos radiactivos, que junto con los nutrientes, serán asimilados por las plantas.

Posible origen del cáncer

Al observar esta correlación, pensó que ahí podría haber una clave para descifrar el origen real del cáncer en consumidores de tabaco. Fue así que diseñó un dispositivo para simular el efecto del humo en fumadores activos y pasivos.

Entonces pensó en dos efectos: en el activo el alquitrán y las partículas mayores sólidas del humo forman en los alveolos una película que sirve como protector, hasta cierto punto, ante las partículas alfa. En cambio, el pasivo no tiene esta «pequeña defensa del alquitrán», entonces se absorberán directamente los radioisótopos ya purificados por el fumador activo.

Para simular ambos efectos, el experimento consistió en fijar humo de cigarro en dos membranas de gel que simulan el tejido pulmonar de ambos fumadores. Después, las muestras se pasaron a un contador y se analizó el tipo de radioisótopos fijados.

Juárez encontró que sí hay correlación; detectó radioisótopos de fósforo y de uranio, así como perforaciones en el tejido causadas por partículas alfas, las cuales, dijo «no poder discriminar» que provengan únicamente del tabaco, ya que pueden venir también del radón ambiental.

De igual manera, observó diferencias entre las dos muestras de gel. En el símil del fumador activo queda una huella, una mancha oscura con alquitrán y otros productos propios de la combustión y metales pesados; en la que simula al pasivo queda una huella amarillenta con muy baja cantidad del alquitrán, menor cantidad de metales pesados, pero mayor radiación.

Para Juárez esa diferencia podría explicar por qué muchos fumadores activos no presentan cáncer de pulmón y sí enfisema pulmonar, mientras que ocurre lo contrario en el pasivo: no registran enfisema pero sí cáncer.

Asimismo, consideró que los precursores del cáncer pulmonar son mayormente los radioisótopos y metales pesados provenientes de los fertilizantes y suelos, más que los que proceden de los compuestos orgánicos del tabaco, que se dice son más de tres mil. Si no fuera así, consumir tabaco afectaría cualquier parte del organismo, no preferentemente pulmón, boca o tráquea.

El efecto que observó el universitario es más local, pues un primer contacto es entre el humo y las membranas mucosas de los pulmones, las que más se dañan. Si sólo fueran los compuestos orgánicos, éstos serían asimilados por el torrente sanguíneo y se propiciaría cáncer en otras partes.

Cáncer, por fijación de radioisótopos

De ahí que postule una hipótesis: mucho del cáncer de boca y pulmón en fumadores pasivos es por la fijación de los radioisótopos sobre las mucosas y es más probable el desarrollo de cáncer en mucosas sin el recubrimiento de alquitrán.

El científico buscará probar esta suposición médicamente. Para ello tratará de discernir el efecto que tienen las partículas alfa y/o beta en muestras de pulmón cadavérico de fumadores (activo y pasivo) que hayan presentado un proceso de cáncer de pulmón.

Luego, analizará el efecto de los radioisótopos en el tejido natural y comparará con el registrado en la muestra sintética experimental, para tratar de definir «cuánto sería el efecto» y si éste es a nivel cromosómico.

Mediante escaneo óptico desarrollado en el Instituto de Física (IF), hará el conteo-diferenciación de los efectos de las partículas alfa en el tejido natural, como lo hizo en la muestra sintética, en la que se observan los puntos de impactos donde quedan adheridos radioisótopos y a su alrededor se observa una huella, que es un proceso de quemado característico.

Vía otras técnicas, como plasma por emisión atómica y detección gamma, se determinará la presencia de los elementos radiactivos y qué metales pesados están presentes en las muestras. Finalmente, comentó que hace años se le planteó a tabacaleras que operan en México la posibilidad de producir tabaco orgánico, pero no mostraron interés en invertir en un proyecto de investigación con ese fin.

Si bien los compuestos orgánicos –cancerígenos– no se le podrían eliminar al tabaco porque son naturales en la planta, ni el alquitrán, con el biomejorador sí sería factible eliminar elementos radiogenéticos y metales pesados, con lo que se reducirían sus efectos dañinos, sobre todo en los fumadores pasivos que están expuestos a las exhalaciones de los activos.

Un grupo de científicos del Laboratorio de Ondas de Choque del Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada (CFATA) de la UNAM, con sede en Juriquilla, Querétaro, y del CINVESTAV-Irapuato, ha logrado la transformación genética de hongos filamentosos con ondas de choque, método precursor a escala mundial que es más económico, rápido, reproducible y cientos, incluso miles de veces más eficiente que los convencionales.

Se trata de organismos microscópicos, importantes en la industria porque se utilizan en la producción de enzimas para la obtención de antibióticos, insulina, vacunas, anticoagulantes, pesticidas, solventes, conservadores y hasta ácido cítrico, explicó Achim Loske, responsable del Laboratorio.

Al transformarlos genéticamente “podemos aumentar la producción de las enzimas que secretan. Con este método les podemos dar la ‘instrucción’ de incrementar o, incluso, de generar un tipo de enzima que sea de interés. Se ‘reprograman’ para que hagan lo que queremos”. Así, este desarrollo puede tener impacto en las industrias farmacéutica, papelera, alimenticia o textil, y ya obtuvo una patente nacional.

Método

La transformación de los hongos implica permeabilizar la membrana celular para insertar ADN. El material genético no sólo debe entrar a la célula, sino a su núcleo e integrarse al genoma. El ADN es una molécula relativamente grande, cargada negativamente, como la “pared” celular, por lo que se produce una repulsión.

Para lograr que el ADN ingrese, existen desde hace años métodos biológicos y físicos; entre estos últimos está la biobalística, que se basa en la emisión de proyectiles miniatura que contienen los genes en su superficie, y la infiltración al vacío o la aplicación de campos eléctricos, denominada electroporación.

Los dos métodos biológicos más comunes son la transformación con el uso de la bacteria Agrobacterium como vector, y la eliminación de la pared celular con enzimas para obtener lo que se conoce como protoplastos. No obstante, los métodos convencionales para transformar hongos genéticamente son poco eficientes y poco reproducibles; eso los encarece, puntualizó Loske.

Las ondas de choque son pulsos de presión sumamente cortos. Se producen en una tormenta eléctrica, con el paso de un avión supersónico o en una explosión, por ejemplo. Se generan al depositar una gran cantidad de energía en un espacio pequeño y en un tiempo muy corto.

En este caso se crean ondas a escala pequeña. “Esencialmente consisten en eso: un aumento súbito de la presión, incrementando su valor hasta mil 500 veces la presión atmosférica, y una caída, en un tiempo de millonésimas de segundo”.

Achim Loske explicó que lo que produce la permeabilidad de la membrana no son las ondas de choque en sí, sino un efecto secundario. Las células son muy resistentes a los cambios de presión, pero con el paso de esas ondas se da un efecto llamado cavitación acústica, caracterizado por la expansión súbita y el colapso violento de microburbujas que se encuentran en la suspensión de esporas de hongos y ADN. Al colapsar emiten microjets del propio líquido a altas velocidades, que perforan las membranas de las células.

Este fenómeno se produce al azar; cientos de microburbujas y, por lo tanto, de microjets en la suspensión que contiene el ADN, inciden sobre algunas de las millones de células; así se depositan las moléculas en el interior celular de los hongos.

Hasta el momento, las pruebas se han realizado con diferentes especies: Aspergillus niger, principal productor de ácido cítrico en el mundo; Trichoderma reesei, de proteínas; y Phanerochaete chrysosporium, capaz de degradar lignina, un polímero derivado de la madera.

De igual manera, con Fusarium oxysporum, transformador de biomasa en combustible, y Mycosphaerella fijiensis, causante de plagas en plantíos de plátano; en este último caso la meta es inactivarlo para que no provoque daños. Además de incrementar significativamente la eficiencia, un logro importante fue haber transformado algunas especies que nunca se habían podido modificar genéticamente con otros métodos.

En la investigación, que ya produjo algunos acercamientos de la industria y que ha sido dada a conocer en revistas internacionales como Physics of Life Reviews, Fungal Genetics and Biology, y Journal of Microbiological Methods, participaron Miguel Gómez, del Cinvestav Irapuato, y Francisco Fernández, maestro en ciencias y técnico académico del CFATA, junto con estudiantes de posgrado.