Levedura geneticamente modificada produz opiáceos a partir de açúcar

Um grupo de cientistas da Universidade de Stanford, sob a direção da professora de bioengenharia Christina Small (foto segundo da esquerda) há muito tempo conduzia experimentos genéticos com leveduras. Recentemente, eles conseguiram fazer uma descoberta séria. Usando várias modificações genéticas, eles obtiveram um tipo de levedura que processa açúcar em hidrocodona.

A hidrocodona (Vicodin) é um opiáceo semi-sintético obtido a partir dos opiáceos naturais da codeína ou da baína. Este é um medicamento analgésico eficaz para estupefacientes, cuja circulação na Federação Russa, a propósito, é proibida.

Embora o Vicodin seja proibido na Federação Russa, é difícil superestimar o significado científico dessa descoberta. Segundo a Organização Mundial da Saúde, 5,5 bilhões de pessoas no mundo não têm ou quase não têm acesso a medicamentos para a dor. O fermento criado em Stanford pode produzir hidrocodona em três a cinco dias.

Agora, a fabricação desses analgésicos requer um procedimento demorado: primeiro, a papoula do ópio é cultivada em fazendas individuais que receberam aprovação do governo. Em seguida, é coletado, processado e enviado para fábricas farmacêuticas nos Estados Unidos, onde ocorre a purificação e fabricação do medicamento.

O fermento simplifica bastante esse processo, de modo que os analgésicos, em teoria, se tornarão mais baratos e mais acessíveis, mesmo em países pobres.

Antes da produção de opiáceos, a equipe de pesquisa de Christina Smolk criou leveduras geneticamente modificadas que produziam o medicamento antimalárico artemisinina. Essa experiência bem-sucedida provou a possibilidade de fabricar outros medicamentos de maneira semelhante.

"Quando começamos o trabalho há dez anos, muitos especialistas consideravam impossível criar leveduras que substituem todo o processo, da fazenda à produção", diz o professor Smolk. No entanto, foi possível provar que isso ainda é real. É verdade que, embora a liberação do medicamento seja extremamente pequena: obter uma dose de analgésico requer 16.650 litros de fermento geneticamente modificado. Mas o mais importante, o experimento provou a possibilidade teórica de um processo desse tipo.

O fermento geneticamente modificado contém 23 genes estranhos de cinco organismos representados na ilustração (de cima para baixo): papoula da Califórnia, rato, peixe defumado, bactéria e papoula do ópio.



Fragmentos de DNA desses organismos foram introduzidos em células de levedura. Com a ajuda deles, as células poderiam produzir todas as enzimas necessárias para converter o açúcar em hidrocodona, que bloqueia os receptores de dor no cérebro.

"As enzimas produzem e destroem moléculas", diz Stephanie Galanie, uma estudante de Stanford e membro do Small Research Group. "Esses são os heróis da biologia."

Muitas plantas, incluindo a papoula do ópio, produzem a molécula de S-reticulina, um precursor dos ingredientes ativos que possuem propriedades analgésicas. Na papoula do ópio, a S-reticulina muda naturalmente para uma versão espelhada da R-reticulina. A equipe de pesquisa do professor Smolk encontrou uma enzima que reconfigura a reticulina.


S-reticulina e R-reticulina

Após a reconfiguração da reticulina, outras enzimas assumem o controle, incluindo seis enzimas do rato para concluir a produção da molécula desejada.

Durante o teste experimental, duas linhas de produção foram organizadas. Um produzido tebain, que pode ser usado para fazer analgésicos. Por outro lado, é o hidrocodona.

"Este é apenas o começo", diz Small. "A técnica que desenvolvemos para analgésicos opiáceos pode ser adaptada para produzir muitos medicamentos à base de plantas para combater o câncer, doenças infecciosas e doenças crônicas, como pressão alta e artrite".

O artigo científico "Biossíntese completa de opioides em leveduras" foi publicado em 14 de agosto de 2015 na revista Science .

Source: https://habr.com/ru/post/pt382957/