Ragi yang dimodifikasi secara genetik menghasilkan opiat dari gula

Sekelompok ilmuwan dari Universitas Stanford di bawah arahan profesor bioteknologi Christina Small (foto kedua dari kiri) telah lama melakukan eksperimen genetik dengan ragi. Baru-baru ini, mereka berhasil membuat penemuan serius. Menggunakan sejumlah modifikasi genetik, mereka telah memperoleh jenis ragi yang memproses gula menjadi hidrokodon.

Hydrocodone (Vicodin) adalah opiat semi-sintetik yang diperoleh dari opiat alami codeine atau thebaine. Ini adalah obat penghilang rasa sakit narkotika yang efektif, yang peredarannya dilarang di Federasi Rusia.

Meskipun Vicodin dilarang di Federasi Rusia, sulit untuk melebih-lebihkan signifikansi ilmiah dari penemuan ini. Menurut Organisasi Kesehatan Dunia, 5,5 miliar orang di dunia tidak memiliki atau hampir tidak memiliki akses ke pengobatan nyeri. Ragi yang dibuat di Stanford dapat menghasilkan hidrokodon dalam tiga hingga lima hari.

Sekarang, pembuatan obat penghilang rasa sakit seperti itu membutuhkan prosedur yang panjang: pertama, opium poppy ditanam di peternakan individu yang telah menerima persetujuan pemerintah. Kemudian dikumpulkan, diproses dan dikirim ke pabrik-pabrik farmasi di Amerika Serikat, tempat pemurnian dan pembuatan obat berlangsung.

Ragi sangat menyederhanakan proses ini, sehingga obat penghilang rasa sakit, secara teori, akan menjadi lebih murah dan lebih terjangkau bahkan di negara-negara miskin.

Sebelum membuat opiat, tim sains Christina Smolk menciptakan ragi yang dimodifikasi secara genetik yang menghasilkan artemisinin obat antimalaria. Pengalaman sukses itu membuktikan kemungkinan memproduksi obat lain dengan cara yang sama.

“Ketika kami mulai bekerja sepuluh tahun yang lalu, banyak ahli menganggap mustahil untuk membuat ragi yang menggantikan seluruh proses dari pertanian ke produksi,” kata Profesor Smolk. Namun, adalah mungkin untuk membuktikan bahwa ini masih nyata. Benar, sementara pelepasan obat ini sangat kecil: untuk mendapatkan satu dosis obat penghilang rasa sakit memerlukan sebanyak 16.650 liter ragi yang dimodifikasi secara genetik. Tetapi yang paling penting, percobaan membuktikan kemungkinan teoretis dari proses semacam itu.

Ragi yang dimodifikasi secara genetik mengandung 23 gen asing dari lima organisme yang digambarkan dalam ilustrasi (atas ke bawah): Poppy California, tikus, ikan asap, bakteri, dan opium poppy.



Fragmen DNA dari organisme ini dimasukkan ke dalam sel ragi. Dengan bantuan mereka, sel-sel dapat menghasilkan semua enzim yang diperlukan untuk mengubah gula menjadi hidrokodon, yang menghambat reseptor rasa sakit di otak.

"Enzim menghasilkan dan menghancurkan molekul," kata Stephanie Galanie, seorang mahasiswa pascasarjana Stanford dan anggota Small Research Group. "Ini adalah pahlawan pertempuran biologi."

Banyak tanaman, termasuk opium poppy, menghasilkan molekul S-reticulin, pendahulu untuk bahan aktif yang memiliki sifat analgesik. Dalam opium poppy, S-reticulin secara alami berubah menjadi versi R-reticulin yang mirip cermin. Tim peneliti Profesor Smolk telah menemukan enzim yang mengkonfigurasi ulang reticulin.


S-reticulin dan R-reticulin

Setelah konfigurasi ulang reticulin, enzim lain mengambil alih, termasuk enam enzim dari tikus untuk menyelesaikan produksi molekul yang diinginkan.

Selama pengujian eksperimental, dua jalur produksi diselenggarakan. Satu tebain diproduksi, yang dapat digunakan untuk membuat obat penghilang rasa sakit. Di sisi lain adalah hidrokodon.

"Ini baru permulaan," kata Small. “Teknik yang kami kembangkan untuk obat penghilang rasa sakit opiat dapat diadaptasi untuk menghasilkan banyak obat-obatan nabati untuk melawan kanker, penyakit menular, dan penyakit kronis seperti tekanan darah tinggi dan radang sendi.”

Artikel ilmiah "Lengkap biosintesis opioid dalam ragi" diterbitkan pada 14 Agustus 2015 di jurnal Science .

Source: https://habr.com/ru/post/id382957/