Homebrewed Morphine: Inga vallmor krävs

Homebrewed Morphine: Inga vallmor krävs

Fläktar av homebrewed öl och bakgård destillerier vet redan hur man använder jäst för att omvandla socker till alkohol.

Nu har bioengineers gått mycket längre genom att slutföra viktiga steg som behövs för att göra sockermatad jäst till en mikrobiell fabrik för att producera morfin och eventuellt andra droger, inklusive antibiotika och cancer mot cancer.

Under det senaste decenniet har en handfull syntetiska biologiska laboratorier arbetat för att replikera i mikrober en komplex, kemisk 15-steg i vallmoverket för att möjliggöra produktion av terapeutiska droger.

Forskningsgrupper har självständigt återskapat olika delar av vallmoens läkemedelsväg med E. E. coli eller jäst, men det som hittills saknades var de sista stegen som skulle göra det möjligt för en enda organism att utföra uppgiften från början till slut.

En genomförbar utmaning

En ny studie publicerad online i tidskriften Natur Kemisk Biologi visar hur forskare har överträffat den hindren genom att kopiera de tidiga stegen i vägen i en konstruerad jäststam. De kunde syntetisera retikulin, en förening i vallmo, från tyrosin, ett derivat av glukos.

"Vad du verkligen vill göra från ett jäsningsperspektiv är att kunna ge jästglukos, vilket är en billig sockerkälla, och att jästen gör alla de kemiska stegen som krävs nedströms för att göra ditt mål terapeutiska läkemedel", säger John Dueber , studiens huvudutredare och biträdande professor i bioengineering vid University of California, Berkeley.

"Med vår studie har alla steg beskrivits, och det handlar nu om att knyta samman dem och skala upp processen. Det är inte en trivial utmaning, men det är genomförbart. "


Få det senaste från InnerSelf


Vallmor vägen

De kvaliteter som gör vallmo växtvägen så utmanande är samma som gör det så attraktivt mål för forskning.

Det är komplext, men det ligger till grund för vilka forskare kan bygga nya terapier. Benzylisokinolinalkaloider, eller BIA, är klassen av högt bioaktiva föreningar som finns i vallmo, och den familjen innehåller några 2,500-molekyler isolerade från växter.

Kanske är det mest kända spåret i BIA-vägen det som leder till opiater, såsom codein, morfin och thebaine, en föregångare till oxikodon och hydrokodon. Alla är kontrollerade ämnen. Men olika spår leder till antispasmodisk papaverin eller till antibiotikumprekursorn dihydrosanguinarine.

"Växter har långa tillväxtcykler, så det är svårt att helt utforska alla möjliga kemikalier som kan göras från BIA-vägen genom att genetiskt manipulera vallmo," säger lead författare William DeLoache, doktorand i bioengineering. "Att flytta BIA-vägen till mikrober minskar dramatiskt kostnaden för läkemedelsupptäckt. Vi kan enkelt manipulera och ställa in jästens DNA och snabbt testa resultaten. "

Genom att repurposing ett enzym från betor som naturligt används vid framställning av deras pulserande pigment kan forskare koaxera jäst för att omvandla tyrosin, en aminosyra som lätt härrör från glukos, till dopamin.

Röd flagga för regulatorer

Med hjälp av labbet av Vincent Martin, professor i mikrobiell genomik och teknik vid Concordia University, kunde forskare rekonstruera hela sju-enzymvägen från tyrosin till retikulin i jäst.

"Att komma till retikulin är kritiskt, för därifrån har de molekylära stegen som producerar kodin och morfin från retikulin redan beskrivits i jäst, säger Martin. "Retikulin är också ett molekylärt hub i BIA-vägen. Därifrån kan vi utforska många olika vägar till andra potentiella droger, inte bara opiater. "

Upptäckten drar dramatiskt upp klockan för när homebrewing-läkemedel kan bli verklighet, säger forskare och varnar för att tillsynsmyndigheter och brottsbekämpande tjänstemän bör vara uppmärksamma.

"Vi ser sannolikt på en tidslinje om några år, inte ett årtionde eller mer, när sockerfoderjäst på ett tillförlitligt sätt kan producera ett kontrollerat ämne", säger Dueber. "Det är dags att tänka på politik för att ta itu med detta forskningsområde. Fältet rör sig överraskande snabbt, och vi måste vara ute framför så att vi kan mildra potentialen för missbruk. "

I en kommentar publicerad i Natur och i takt med att den nya studien publicerades, kräver politiska analytiker att man snabbt behöver reglera denna nya teknik. De lyfter fram de många fördelarna med detta arbete, men de påpekar också att "individer med tillgång till jäststam och grundläggande färdigheter i jäsning skulle kunna odla jästen med hjälp av ett homebrew-kit."

De rekommenderar att man begränser konstruerade jäststammar till licensierade anläggningar och till auktoriserade forskare och noterar att det skulle vara svårt att upptäcka och kontrollera olaglig transport av sådana stammar.

Medan sådana kontroller kan hjälpa, säger Dueber "En ytterligare oro är att när kunskapen om hur man skapar en opiatproducerande stam är ute, kan alla som är utbildade i grundmolekylärbiologi teoretiskt bygga den."

Ett annat mål för reglering är de företag som syntetiserar och säljer DNA-sekvenser. "Det finns redan restriktioner för sekvenser kopplade till patogena organismer, som smittkoppor", säger DeLoache. "Men det är kanske dags att vi också tittar på sekvenser för att producera kontrollerade ämnen."

källa: University of California, Berkeley

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}

FRÅN REDAKTORERNA

Varför Donald Trump kunde vara historiens största förlorare
by Robert Jennings, InnerSelf.com
Uppdaterad 2 juli 20020 - Hela coronavirus-pandemin kostar en förmögenhet, kanske 2 eller 3 eller 4 förmögenheter, alla av okänd storlek. Åh ja, och hundratusentals, kanske en miljon människor kommer att dö ...
Blåögon vs bruna ögon: Hur rasism lärs ut
by Marie T. Russell, InnerSelf
I detta avsnitt från Oprah Show från 1992 lärde den prisbelönta antirasismaktivisten och utbildaren Jane Elliott publiken en tuff lektion om rasism genom att visa hur lätt det är att lära sig fördomar.
En förändring kommer att komma...
by Marie T. Russell, InnerSelf
(30 maj 2020) När jag tittar på nyheterna om händelserna i Philadephia och andra städer i landet verkar mitt hjärta efter det som händer. Jag vet att detta är en del av den större förändringen som sker ...
En låt kan lyfta hjärtat och själen
by Marie T. Russell, InnerSelf
Jag har flera sätt som jag använder för att rensa mörkret från mitt sinne när jag upptäcker att det har snett i. En är trädgårdsarbete eller spendera tid i naturen. Den andra är tystnad. Ett annat sätt är läsning. Och en som ...
Maskot för Pandemic och temasång för social distansering och isolering
by Marie T. Russell, InnerSelf
Jag stötte på en låt nyligen och när jag lyssnade på texterna trodde jag att det skulle vara en perfekt låt som en "temalåt" under dessa tider med social isolering. (Text under videon.)