Homebrewed Morphine: Δεν απαιτούνται παπαρούνες

Οι λάτρεις της παρασκευασμένης μπύρας και των αποστακτήρων στην αυλή γνωρίζουν ήδη πώς να χρησιμοποιήσουν τη μαγιά για να μετατρέψουν τη ζάχαρη σε οινόπνευμα.

Τώρα, οι βιομηχανικοί έχουν προχωρήσει πολύ περισσότερο ολοκληρώνοντας τα βασικά βήματα που απαιτούνται για τη μετατροπή της ζύμης που τροφοδοτείται με ζάχαρη σε ένα μικροβιακό εργοστάσιο για την παραγωγή μορφίνης και πιθανώς άλλων φαρμάκων, συμπεριλαμβανομένων των αντιβιοτικών και των αντικαρκινικών θεραπειών.

Την τελευταία δεκαετία, μια χούφτα εργαστηρίων συνθετικής βιολογίας εργάζονται για να αναπαράγουν στα μικρόβια μια πολύπλοκη χημική οδό 15 σταδίων στο φυτό παπαρούνας για να επιτρέψουν την παραγωγή θεραπευτικών φαρμάκων.

Ερευνητικές ομάδες έχουν αναδημιουργήσει ανεξάρτητα διαφορετικά τμήματα της πορείας ναρκωτικών της παπαρούνας χρησιμοποιώντας Ε. coli ή μαγιά, αλλά αυτό που έλειπε μέχρι τώρα ήταν τα τελευταία βήματα που θα επέτρεπαν σε έναν μόνο οργανισμό να εκτελέσει το έργο από την αρχή μέχρι το τέλος.

Μια εφικτή πρόκληση

Μια νέα μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό στο διαδίκτυο Nature Chemistry Biology δείχνει πώς οι ερευνητές έχουν ξεπεράσει αυτό το εμπόδιο επαναλαμβάνοντας τα πρώτα βήματα στο μονοπάτι σε ένα μηχανικό στέλεχος ζύμης. Ταν σε θέση να συνθέσουν ρετικουλίνη, μια ένωση στην παπαρούνα, από τυροσίνη, ένα παράγωγο της γλυκόζης.


εσωτερικά εγγραφείτε γραφικό


"Αυτό που πραγματικά θέλετε να κάνετε από τη σκοπιά της ζύμωσης είναι να είστε σε θέση να τροφοδοτήσετε τη γλυκόζη ζύμης, η οποία είναι μια φθηνή πηγή ζάχαρης και να κάνετε τη μαγιά να κάνει όλα τα χημικά βήματα που απαιτούνται για να φτιάξετε το θεραπευτικό σας φάρμακο", λέει ο John Dueber. , κύριος ερευνητής της μελέτης και επίκουρος καθηγητής βιομηχανικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Μπέρκλεϊ.

«Με τη μελέτη μας, όλα τα βήματα έχουν περιγραφεί και τώρα είναι θέμα σύνδεσής τους και κλιμάκωσης της διαδικασίας. Δεν είναι μια ασήμαντη πρόκληση, αλλά είναι εφικτή ».

Poppies Pathway

Οι ιδιότητες που κάνουν το μονοπάτι των φυτών παπαρούνας τόσο δύσκολο είναι οι ίδιες που το κάνουν τόσο ελκυστικό στόχο για έρευνα.

Είναι πολύπλοκο, αλλά είναι το θεμέλιο πάνω στο οποίο οι ερευνητές μπορούν να δημιουργήσουν νέα θεραπευτικά μέσα. Τα αλκαλοειδή βενζυλισοκινολίνης, ή BIA, είναι η κατηγορία των πολύ βιοδραστικών ενώσεων που βρίσκονται στην παπαρούνα και αυτή η οικογένεια περιλαμβάνει περίπου 2,500 μόρια που απομονώνονται από τα φυτά.

Perhapsσως το πιο γνωστό μονοπάτι στο μονοπάτι BIA είναι αυτό που οδηγεί στα οπιούχα, όπως η κωδεΐνη, η μορφίνη και η θεβαΐνη, πρόδρομος της οξυκωδόνης και της υδροκωδόνης. Όλα είναι ελεγχόμενες ουσίες. Αλλά διαφορετικά μονοπάτια θα οδηγήσουν στην αντισπασμωδική παπαβερίνη ή στον πρόδρομο αντιβιοτικό διϋδροσκαγκιναρίνη.

"Τα φυτά έχουν αργούς κύκλους ανάπτυξης, οπότε είναι δύσκολο να εξερευνήσουμε πλήρως όλες τις πιθανές χημικές ουσίες που μπορούν να παραχθούν από το μονοπάτι BIA με γενετική μηχανική της παπαρούνας", λέει ο επικεφαλής συγγραφέας William DeLoache, διδάκτορας στη βιομηχανική. «Η μεταφορά του μονοπατιού BIA στα μικρόβια μειώνει δραματικά το κόστος της ανακάλυψης φαρμάκων. Μπορούμε εύκολα να χειριστούμε και να συντονίσουμε το DNA της μαγιάς και να δοκιμάσουμε γρήγορα τα αποτελέσματα ».

Επανατοποθετώντας ένα ένζυμο από τεύτλα που χρησιμοποιείται φυσιολογικά στην παραγωγή των ζωηρών χρωστικών τους, οι ερευνητές θα μπορούσαν να συμπιέσουν τη μαγιά για να μετατρέψουν την τυροσίνη, ένα αμινοξύ που προέρχεται εύκολα από τη γλυκόζη, σε ντοπαμίνη.

Κόκκινη σημαία για τις ρυθμιστικές αρχές

Με τη βοήθεια του εργαστηρίου του Vincent Martin, καθηγητή μικροβιακής γονιδιωματικής και μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Concordia, οι ερευνητές μπόρεσαν να ανασυνθέσουν την πλήρη οδό των επτά ενζύμων από την τυροσίνη στη ρετικουλίνη στη μαγιά.

"Η μετάβαση στη ρετικουλίνη είναι κρίσιμη επειδή από εκεί, τα μοριακά στάδια που παράγουν κωδεΐνη και μορφίνη από τη ρετικουλίνη έχουν ήδη περιγραφεί στη μαγιά", λέει ο Martin. «Επίσης, η ρετικουλίνη είναι ένας μοριακός κόμβος στο μονοπάτι BIA. Από εκεί και πέρα, μπορούμε να εξερευνήσουμε πολλά διαφορετικά μονοπάτια προς άλλα πιθανά φάρμακα, όχι μόνο για οπιούχα ».

Η ανακάλυψη επιταχύνει δραματικά το ρολόι για το πότε η παρασκευή ναρκωτικών στο σπίτι θα μπορούσε να γίνει πραγματικότητα, λένε οι ερευνητές, προειδοποιώντας ότι οι ρυθμιστικές αρχές και οι αξιωματούχοι επιβολής του νόμου πρέπει να δώσουν προσοχή.

"Πιθανότατα εξετάζουμε ένα χρονοδιάγραμμα δύο ετών, όχι μια δεκαετία ή περισσότερο, όταν η ζύμη που τρέφεται με ζάχαρη θα μπορούσε να παράγει αξιόπιστα μια ελεγχόμενη ουσία", λέει ο Dueber. «Τώρα είναι η ώρα να σκεφτούμε πολιτικές για την αντιμετώπιση αυτού του τομέα έρευνας. Το πεδίο κινείται εκπληκτικά γρήγορα και πρέπει να είμαστε μπροστά για να μπορέσουμε να μετριάσουμε την πιθανότητα κατάχρησης ».

Σε ένα σχόλιο που δημοσιεύτηκε στο Φύση και με τη δημοσίευση της νέας μελέτης, οι αναλυτές πολιτικής ζητούν επείγουσα ρύθμιση αυτής της νέας τεχνολογίας. Επισημαίνουν τα πολλά οφέλη αυτής της εργασίας, αλλά επισημαίνουν επίσης ότι "άτομα με πρόσβαση στο στέλεχος της ζύμης και τις βασικές δεξιότητες στη ζύμωση θα είναι σε θέση να αναπτύξουν τη μαγιά χρησιμοποιώντας το ισοδύναμο ενός κιτ σπιτικής ζύμης".

Συνιστούν τον περιορισμό των μηχανικών στελεχών ζυμομυκήτων σε αδειοδοτημένες εγκαταστάσεις και σε εξουσιοδοτημένους ερευνητές, σημειώνοντας ότι θα ήταν δύσκολο να εντοπιστεί και να ελεγχθεί η παράνομη μεταφορά τέτοιων στελεχών.

Παρόλο που τέτοιοι έλεγχοι μπορεί να βοηθήσουν, λέει ο Dueber, "Ένα πρόσθετο μέλημα είναι ότι μόλις υπάρξει η γνώση για το πώς να δημιουργηθεί ένα στέλεχος που παράγει οπιούχα, όποιος εκπαιδευτεί στη βασική μοριακή βιολογία θα μπορούσε θεωρητικά να το κατασκευάσει."

Ένας άλλος στόχος για ρύθμιση θα ήταν οι εταιρείες που συνθέτουν και πωλούν αλληλουχίες DNA. "Υπάρχουν ήδη περιορισμοί για αλληλουχίες που συνδέονται με παθογόνους οργανισμούς, όπως η ευλογιά", λέει ο DeLoache. «Maybeσως όμως ήρθε η ώρα να δούμε και αλληλουχίες για την παραγωγή ελεγχόμενων ουσιών».

πηγή: Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Μπέρκλεϊ