Од давнина су винари, пивари и пекари искористили ферментацијска својства квасца да би квасали хлеб и произвели алкохолне либације. Али сада, тим научника са Универзитета Станфорд генетски је модификовао овај ренесансни микроб за јединствену сврху: исипање опијатских лекова против болова.
Сличан садржај
- Аспиринова историја са четири хиљаде година
- 11 разлога за љубав бактерија, гљивица и спорова
- Стопа предозирања хероином у САД-у износи готово четвороструке
Иако ускоро нећете наћи опијате на локалној микро пивари, резултати показују велико обећање у убрзавању процеса производње ових лекова, као и отварање врата за откривање нових лекова.
„Многи од наших лекова преусмерени су на производњу биотехнологијом“, каже ауторка студије Цхристина Смолке, ванредна професорица биоинжињеринга на Станфорду. "Биљке раде заиста софистицирану биохемију за прављење ових једињења, али изазов је да то не морају нужно да раде ефикасно."
Историјски су све опијатске таблете против болова изведене из опијумског мака, који се легално узгаја на локацијама у Аустралији, Европи и Индији и доставља у производне центре. Потом се биљна једињења изолују, рафинирају и претворе у лекове на рецепт у процесу који од фарме до фармације може потрајати годину дана или више.
Као и било који други производ који зависи од усева, опијати могу бити подложни нападу штеточина, суши, променама климе и другим променљивим својствима која могу да ограниче производњу познатих лекова као што су морфиј, кодеин, оксикодон и хидрокодон (познатији под брендом Вицодин ). С обзиром на ова ограничења, истраживачи су желели да сакупе целокупни пољопривредни и производни процес у један биореактор који би у неколико дана могао да произведе лекове против болова.
„Желели смо да покажемо да бисте могли да преузмете процес који се традиционално дистрибуира у биолошкој и хемијској синтези и да га у потпуности интегришете кроз пут синтезе у квасцу“, каже Смолке.
Охрабрујући преседни постојали су за стварање биљних лекова користећи синтетску биологију. Године 2006, антималаријски лек артемисинин, добијен из стабла слатког пелина, успешно је произведен из генетски измењених ћелија квасца. Овај процес биосинтезе се брзо проширио - артемисинин произведен квасом тренутно чини приближно једну трећину светске понуде. И раније ове године, тим УЦ Беркелеи направио је пивски квасац како би направио један од грађевинских блокова морфија.
Да би своје квасце сакрили биохемијским путем за опијате, истраживачи из Станфорда су прво морали да се разграде и генетски поново створе сваки корак који омогућава ензим у ланцу синтезе који претвара тирозин, аминокиселину коју квасац прави из шећера, у тобаин, претеча многих уобичајених опиоидних лекова против болова. Научници би тада могли да убаце гене потребне за претварање тебаина у хидрокодон. Али након свих ових биохемијских грађевинских радова, тим је налетео на техничку препреку - нису били у стању да створе довољну количину опиоидних производа. Открили су да квасци погрешно тумаче упутства за прављење протеина неопходних за постизање кључне фазе у производној линији.
"Затим смо морали да напишемо упутства како квасац треба да направи протеин, тако да поближе моделира како биљка то ради", каже Смолке. До краја процеса, истраживачи су реконструисали ћелије квасца са 23 нова гена из различитих организама, укључујући неколико биљних врста, пацова и бактерија. Чак и сада, свеукупни процес је превише неефикасан, па је за производњу једне дозе хидрокодона потребно више од 4.400 литара квасца.
"По нашим проценама, морали бисмо да побољшамо ефикасност процеса 100.000 пута да бисмо били спремни за комерцијалну производњу", каже Смолке, чији тим ове недеље извештава о резултатима Сциенце . „Али верујемо да је то изводљиво и већ смо започели с тим радом.“
Аутори истичу неколико предности које би произашле из оптимизације њиховог процеса. Прво, значајно би смањили трошкове производње опијата, створивши могућности да се досегне процењених 5, 5 милијарди људи који имају ограничен приступ лековима против болова. А будући да је ово потпуно самостални процес, он се може одвијати било где - уклањајући зависност од географије и климе, истовремено омогућавајући већу задржавање и контролу квалитета. Интегрисана синтеза квасца такође ослобађа земљиште за друге врсте узгоја - узгајање шећерне трске ради исхране квасца заузима знатно мање површине од оне која је потребна за узгој мака.
Али можда највећа корист ове технологије долази од њене флексибилности у истраживању нових лековитих једињења која су ефикаснија и имају мање нуспојава.
„Људи раде на свим врстама врло занимљивих алтернатива конвенционалним опијатима“, каже Кеннетх Оие, ванредни професор политичких наука и инжењерских система на Массацхусеттс Институте оф Тецхнологи. „Велика предност преласка са традиционалних производних техника на ове путеве за синтезу у квасцу је у томе што су путеви далеко лакше модификовани, што омогућава лакшу синтезу нових једињења.“
Ипак, олакшавање производње опијата садржи важна питања сигурности и злоупотребе.
„Не мислим да сој који је развила лабораторија Цхристине Смолке не представља велику опасност за јавно здравље и безбедност“, каже Оие. Заиста, Смолке је недавно тестирао одрживост њиховог соја у условима домаће бреве и установио да не производи опијате. „Али ако би неко развио сој квасца са стазом која је од глукозе до хероина прешла са високом ефикасношћу, тада имате проблем. Такав притисак може имати потенцијал за опијате код домаћих пива. "
Оие такође истиче да би, ако би се развио такав сој квасца, контрола дистрибуције била би изузетно тешка. "То је нешто што би се могло репродуковати прилично лако и било би је тешко задржати или подсетити", каже он. Он тврди да је рани дијалог од пресудног значаја за осигуравање сигурних техничких и мера предострожности политике, попут инжењерског соја квасца да зависи од хранљивих састојака које је тешко добити, уметања маркера који би могли помоћи у откривању и повећања сигурности у лабораторији. „У многим случајевима су ваше могућности за ублажавање потенцијалног ризика ограничене након што посао буде готов“, каже Оие.
Смолке се слаже и додаје: „Верујем да треба да постоји отворен расправани поступак за дискусију о стварним проблемима и како да се развију стратегије за ублажавање тих ризика. Не зависи само од технологије, већ и од креатора политике, примене закона и медицинске заједнице. А ако ово истраживање катализира расправу око тога, мислим да је то заиста важно. "
