Những người hâm mộ bia homebrewed và nhà máy chưng cất sân sau đã biết cách sử dụng men để chuyển đường thành rượu.

Giờ đây, các nhà sinh học đã tiến xa hơn bằng cách hoàn thành các bước chính cần thiết để biến nấm men ăn đường thành một nhà máy vi sinh để sản xuất morphin và các loại thuốc khác, bao gồm cả thuốc kháng sinh và liệu pháp chống ung thư.

Trong thập kỷ qua, một số phòng thí nghiệm sinh học tổng hợp đã làm việc để tái tạo trong vi khuẩn một con đường hóa học phức tạp gồm 15 bước trong cây anh túc để cho phép sản xuất thuốc điều trị.

Các nhóm nghiên cứu đã tái tạo độc lập các phần khác nhau của con đường thuốc phiện bằng cách sử dụng E. coli hoặc men, nhưng những gì còn thiếu cho đến bây giờ là những bước cuối cùng cho phép một sinh vật duy nhất thực hiện nhiệm vụ từ đầu đến cuối.

Thử thách khả thi

Một nghiên cứu mới được công bố trực tuyến trên tạp chí Sinh học hóa học tự nhiên cho thấy các nhà nghiên cứu đã vượt qua rào cản đó bằng cách tái tạo những bước đầu tiên trên con đường trong một chủng nấm men được thiết kế. Họ đã có thể tổng hợp reticuline, một hợp chất trong cây anh túc, từ tyrosine, một dẫn xuất của glucose.

John Dueber cho biết, những gì bạn thực sự muốn làm từ quan điểm lên men là có thể cung cấp glucose men, một nguồn đường rẻ tiền và men phải thực hiện tất cả các bước hóa học cần thiết để tạo ra thuốc điều trị đích của bạn. , điều tra viên chính của nghiên cứu và một giáo sư trợ lý về kỹ thuật sinh học tại Đại học California, Berkeley.

Với nghiên cứu của chúng tôi, tất cả các bước đã được mô tả, và giờ đây là vấn đề liên kết chúng lại với nhau và nhân rộng quy trình. Đó không phải là một thử thách tầm thường, nhưng nó có thể thực hiện được.

Con đường anh túc

Những phẩm chất làm cho con đường cây thuốc phiện trở nên thách thức là những điều tương tự làm cho nó trở thành một mục tiêu hấp dẫn cho nghiên cứu.

Nó là phức tạp, nhưng nó là nền tảng mà các nhà nghiên cứu có thể xây dựng phương pháp trị liệu mới. Các alcaloid Benzylisoquinoline, hay BIA, là nhóm các hợp chất có hoạt tính sinh học cao được tìm thấy trong cây anh túc, và họ đó bao gồm một số phân tử 2,500 được phân lập từ thực vật.

Có lẽ con đường được biết đến nhiều nhất trong con đường BIA là con đường dẫn đến các loại thuốc phiện, như codein, morphin và thebaine, tiền thân của oxycodone và hydrocodone. Tất cả đều là chất được kiểm soát. Nhưng những con đường khác nhau sẽ dẫn đến papaverine chống co thắt hoặc dẫn đến tiền chất kháng sinh dihydrosanguinarine.

Cây cảnh có chu kỳ tăng trưởng chậm, vì vậy thật khó để khám phá đầy đủ tất cả các hóa chất có thể được tạo ra từ con đường BIA bằng kỹ thuật di truyền cây thuốc phiện, ông William DeLoache, nghiên cứu sinh tiến sĩ về nghiên cứu sinh học cho biết. Cấm di chuyển con đường BIA đến vi khuẩn làm giảm đáng kể chi phí khám phá thuốc. Chúng ta có thể dễ dàng thao tác và điều chỉnh DNA của nấm men và nhanh chóng kiểm tra kết quả.

Bằng cách tái sử dụng một loại enzyme từ củ cải được sử dụng tự nhiên trong quá trình sản xuất các sắc tố rực rỡ của chúng, các nhà nghiên cứu có thể dỗ men để chuyển tyrosine, một loại axit amin có nguồn gốc từ glucose, thành dopamine.

Cờ đỏ cho cơ quan quản lý

Với sự giúp đỡ từ phòng thí nghiệm của Vincent Martin, giáo sư về bộ gen và kỹ thuật vi sinh vật tại Đại học Concordia, các nhà nghiên cứu đã có thể điều chỉnh lại con đường bảy enzyme đầy đủ từ tyrosine đến reticuline trong nấm men.

Bắt đầu sử dụng reticuline là rất quan trọng bởi vì từ đó, các bước phân tử sản xuất codeine và morphin từ reticuline đã được mô tả trong men, theo Martin Martin. Ngoài ra, reticuline là một trung tâm phân tử trong con đường BIA. Từ đó, chúng ta có thể khám phá nhiều con đường khác nhau đến các loại thuốc tiềm năng khác, không chỉ là thuốc phiện.

Các nhà nghiên cứu cho biết, phát hiện này đã tăng tốc đáng kể khi các loại thuốc mua nhà có thể trở thành hiện thực, các nhà nghiên cứu cảnh báo rằng các cơ quan quản lý và các quan chức thực thi pháp luật nên chú ý.

Có thể chúng ta sẽ nhìn vào dòng thời gian của một vài năm chứ không phải một thập kỷ trở lên, khi men ăn đường có thể tạo ra một chất đáng tin cậy, theo Du Duerer. Bây giờ là lúc để suy nghĩ về các chính sách để giải quyết lĩnh vực nghiên cứu này. Lĩnh vực này đang di chuyển nhanh một cách đáng ngạc nhiên, và chúng tôi cần phải ở phía trước để có thể giảm thiểu khả năng lạm dụng.

Trong một bài bình luận được xuất bản trong Thiên nhiên và đúng thời điểm với việc công bố nghiên cứu mới, các nhà phân tích chính sách kêu gọi quy định khẩn cấp về công nghệ mới này. Họ nhấn mạnh nhiều lợi ích của công việc này, nhưng họ cũng chỉ ra rằng các cá nhân có khả năng tiếp cận với chủng nấm men và các kỹ năng cơ bản trong quá trình lên men sẽ có thể phát triển men bằng cách sử dụng bộ dụng cụ homebrew.

Họ đề nghị hạn chế các chủng nấm men được thiết kế cho các cơ sở được cấp phép và cho các nhà nghiên cứu được ủy quyền, lưu ý rằng sẽ khó phát hiện và kiểm soát việc vận chuyển bất hợp pháp các chủng đó.

Mặc dù các biện pháp kiểm soát như vậy có thể giúp ích, Dueber nói, Một mối quan tâm khác là một khi kiến ​​thức về cách tạo ra một chủng sản xuất thuốc phiện đã có, bất kỳ ai được đào tạo về sinh học phân tử cơ bản về mặt lý thuyết đều có thể chế tạo nó.

Một mục tiêu khác cho quy định sẽ là các công ty tổng hợp và bán các chuỗi DNA. DeLoache cho biết, các hạn chế đã được áp dụng cho các trình tự gắn liền với các sinh vật gây bệnh, như bệnh đậu mùa. Nhưng có lẽ đã đến lúc chúng ta cũng xem xét các trình tự sản xuất các chất được kiểm soát.

nguồn: Đại học California, Berkeley