Cultivo in vitro de marihuana: protocolos avanzados

En este texto se expondrán una serie de procesos de laboratorio, junto con su fundamento biológico de manera cercana. No se pretende ahondar en la gran cantidad de datos técnicos que se requieren conocer para llevarlos a cabo, debido a que apenas sería suficiente con el artículo entero para comentar en mayor profundidad uno solo de estos procesos. Además, para los interesados en conocer más, se puede encontrar información técnica precisa y de primera mano en la bibliografía recomendada y en buscadores de artículos científicos, como Google Académico. 

Esta última recomendación es prácticamente obligada para todo profesional y amateur de la biotecnología cannábica, ya que si hasta el 2020 apenas se podían contar por decenas los artículos científicos relevantes sobre este tema, estos últimos años el número de investigaciones publicadas ha crecido exponencialmente, llegando a varias decenas cada año. Muchos de estos artículos son de pago, pero otros tantos son totalmente gratuitos y descargables en PDF, sin necesidad de suscripción.

Por otro lado, seguramente sobre muchos de los lectores de estas líneas empieza a planear la sombra de los GMOs. Todos los métodos que se comentarán aquí quedan comprendidos dentro de la mejora genética vegetal clásica, puesto que no hay edición genética, no se “reescribe” o cambia la secuencia de ADN. 

Por último antes de entrar en cada protocolo es importante tener en cuenta que las condiciones de asepsia, temperatura y humedad, envases, recetas de sales, hormonas, gelificante y una larga lista de pormenores varían en función del protocolo y el comportamiento de la planta con la que se trabaja. Por ello es importante tener experiencia previa con el cultivo in vitro básico, preferiblemente en la especie vegetal a tratar. Vamos ya con algunos de estos métodos que, en charlas y cursos, crean fascinación tanto entre iniciados, como en los breeders más avezados.

Organogénesis in vitro

La organogénesis de novo, como su nombre indica, consiste en la creación de órganos donde antes no existían, controlar este proceso con eficacia en cada especie vegetal requiere de experiencia y numerosos ensayos, pero es necesaria para muchos otros procesos en los que el tejido pasa por una etapa intermedia de callo (masa de células vegetales no especializadas). 

La organogénesis también se da cuando el tallo de un esqueje crea raíces después de ser separado de la planta madre. La complejidad del proceso in vitro reside en ser capaz de obtener un brote foliar, o yema, a partir de células indiferenciadas de callo, mediante la combinación de ciertas hormonas vegetales. Este proceso se suele realizar en placas petri, debido al pequeño tamaño tanto de los callos, como de los primeros brotes o yemas. Conviene conocer el método para la micropropagación de marihuana, sus ventajas y desventajas.
 

Embriogénesis somática

No solo se pueden generar yemas de callos, también se pueden crear embriones sobre callos o tejidos como las hojas (órganos somáticos, que son tejidos no especializados en generar embriones). Los embriones producidos, al no haberse dado un cruce con otra planta para su producción, son idénticos a la planta madre. Estos embriones carecen de las coberturas típicas de las semillas, al no haber sido generados en una flor.
Esta técnica también requiere de conocer muy bien el balance hormonal con el que la especie trabajada responde, creando embriones, es relativamente más compleja que la anterior, por lo que se emplea en casos en los que la propagación tradicional por yemas u organogénesis no es eficiente. Existen algunos trabajos publicados sobre este proceso en Cannabis, pero aún con resultados dispares (Patel, 2019; Hesami, 2024).

Androgénesis y Ginogénesis

Este proceso permite obtener líneas puras en una sola generación. Las plantas alógamas requieren del polen de otro individuo para ser fecundadas, ya sea porque son dioicas (hay machos y hembras) o porque tienen mecanismos internos para evitar autofecundarse. Este hecho en la naturaleza favorece el cruce y la evolución, pero es un dolor de cabeza para todo mejorador de alógamas, incluidos los mejoradores de Cannabis medicinal, ya que nunca se tiene la certeza de que genes aporta el macho a la hora de mejorar características en la flor hembra.

El proceso de androgénesis o ginogénesis permite crear callos a partir de los gametofitos masculinos o femeninos (anteras y pistilos), ambos tejidos que portan células haploides (n). Después, se fuerza la duplicación cromosómica con compuestos específicos y se obtienen células diploides (2n), por ello este proceso también se conoce como obtención de dobles haploides. Finalmente se debe dominar la organogénesis, ya que para “rescatar” la planta de su estado de callo indiferenciado es necesario obtener un brote foliar. El individuo obtenido es completo y diploide, pero todos sus genes provienen de la misma célula haploide (n) inicial. 
Este proceso ha sido aplicado en numerosos cultivos de alógamas, de hecho, existe una receta de sales específica para ello, desde hace numerosas décadas (Nitsch & Nitsch, 1969). En el caso de la marihuana la información que se ha hecho pública es igual o más escasa aún que para la embriogénesis somática.

Selección tardía de genéticas

Este proceso es técnicamente más sencillo que los anteriores, ya que consiste simplemente en revegetar partes casi maduras de flor para obtener brotes en vegetativo. De manera similar a como se ha realizado en el cultivo tradicional, solo que realizarlo in vitro permite madurar la planta entera mientras que se extraen pequeñas partes de flor para cultivarlas in vitro. Esto mejora el uso del espacio y la luz, a la vez que se evalúa totalmente la potencialidad de la planta, al no ser necesario ponerla a revegetar antes de su punto óptimo de maduración.

La dificultad de este protocolo no reside tanto en una combinación de sales o compuestos muy específicos, sino en un manejo exquisito de la desinfección del material vegetal, ya que la superficie de la flor, llena de tricomas e irregularidades, retiene una gran cantidad de partículas que pueden dar lugar a contaminaciones. Esto hace que sea un protocolo muy difícil de aplicar en plantas cultivadas en campo abierto, que acumulan muchas más partículas que las plantas de invernadero o cultivo indoor.

Cultivos celulares líquidos y biorreactores

Muchos compuestos en la industria farmacéutica se fabrican en biorreactores, donde las células se mantienen activamente en la fase productora de la materia de interés. Para ello se deben seleccionar líneas celulares puras de callos que no forman agregados ni paredes celulares gruesas, ya que las células deben permanecer en suspensión acuosa. Para evitar la rotura de las células por hinchamiento se añaden compuestos osmoprotectores al medio de cultivo, que mantienen un balance isotónico entre el interior de la célula y su exterior. 

Las células radiculares suelen ser la opción más acertada para este tipo de cultivos. En Cannabis se han realizado numerosos intentos para producir cannabinoides a través de cultivos de raíz en suspensión en biorreactores (Wahby, 2007), pero de momento no se han alcanzado sistemas más eficientes que el cultivo tradicional.

Semillas sintéticas

No se deben confundir con los embriones somáticos, puesto que las semillas sintéticas son simplemente yemas vegetativas encapsuladas en un gel solidificado en frío. Se trata de la forma más pequeña en la que se puede preservar un clon con tallo, hojas y varios meristemos. 

La dificultad, más que en el proceso, se encuentra en el ajuste de la composición y textura del propio gel, junto con las condiciones ambientales para su mantenimiento a medio y largo plazo, ya que uno de los principales problemas de este método reside en la vida relativamente corta de las yemas encapsuladas.

Rescate de embriones

Cuando una semilla no germina puede deberse a varias causas, algunas de las más frecuentes son: cubiertas demasiado duras que impiden la hidratación del embrión o que la dormancia no se ha roto, por un periodo de frío adecuado. 

La aplicación de hormonas como las giberelinas, junto con facilitar la apertura de las cubiertas cuidadosamente y en esterilidad, puede favorecer la germinación de semillas que se encuentran en este estado de germinación bloqueada. Sin embargo, este protocolo no puede revivir semillas mal conservadas o muertas.

Cultivo de meristemos

Los meristemos apicales se encuentran en el interior de las yemas, se trata del último punto de crecimiento, donde se encuentran gran cantidad de células indiferenciadas y hojas aún en formación. En estos extremos el sistema vascular aún no se encuentra formado, y las células se encuentran en un proceso de división continuo. Estos dos últimos factores previenen de la infección de virus y viroides en las células del meristemo, por lo que viroides como el HLVd (Virus Latente del Lúpulo) pueden eliminarse por aislamiento y posterior cultivo de los mismos en medio estéril. 

Para evitar la presencia de cualquier partícula del viroide se debe trabajar con la última porción del meristemo, fragmentos de pocas décimas de milímetro. Esto hace totalmente necesario el uso de estereo-microscopio o lupa de gran aumento y una considerable habilidad técnica con el bisturí. Cada vez es más sencillo clonar marihuana con cultivo de tejido. 

El futuro de cultivo in vitro y la biotecnología cannábica

Nos encontramos en plena expansión de la investigación en biotecnología cannábica. Muchos de los procesos empleados con éxito en épocas pasadas y recientes para otros cultivos están empezando a aplicarse en el Cannabis. Es de esperar que esta década y la siguiente se estandarizarán protocolos de trabajo muy eficientes, al igual que ha ocurrido en frutales, hortícolas como patata y tomate y un larguísimo etcétera, de otras especies vegetales. Incluso en el sector del cáñamo industrial se emplea el cultivo in vitro y la micropropagación. 

La mayor accesibilidad actual para particulares de materiales de laboratorio básico y fungibles de cultivo in vitro, junto con la democratización del conocimiento científico, está permitiendo que los amateurs más profesionalizados puedan investigar en Cannabis a un nivel mucho más cercano a las empresas y universidades, de lo que fue posible en épocas pasadas para otros cultivos, un entorno cuando menos interesante.

Bibliografía 

1. Hesami, M. (2024). Morphological and Genetic Dynamics in Cannabis sativa L.: Transcriptomic Insights into Leaf Morphogenesis, Phase Transition, and Somatic Embryogenesis (Doctoral dissertation, University of Guelph).

2. Nitsch, J. P., & Nitsch, C. (1969). Haploid plants from pollen grains. Science, 163(3862), 85-87.

3. Patel, P. (2019). Inducing Somatic Embryogenesis in Industrial Hemp (Cannabis sativa) Tissue Callus (Doctoral dissertation, University Honors College Middle Tennessee State University).

4. Wahby, I. (2007). Aproximaciones biotecnológicas tendentes a la mejora del cáñamo (Cannabis sativa L.): obtención y cultivo de raíces transformadas, transformación genética y regeneración in vitro (Doctoral dissertation, Granada: Universidad de Granada).

5. Lata, H., Chandra, S., Khan, I. A., & ElSohly, M. A. (2017). Micropropagation of Cannabis sativa L.—an update. In Cannabis sativa L.-botany and biotechnology (pp. 285-297). Cham: Springer International Publishing.

Artículo publicado en la revista Soft Secrets 06 del 2025, escrito por Dryas y editado para internet por Hugo Madera