转基因酵母从糖中产生鸦片



斯坦福大学的一组科学家在生物工程学教授克里斯蒂娜·斯莫尔(Christina Small)的指导下(左二)长期从事酵母的基因实验。最近,他们设法做出了重大发现。他们使用多种遗传修饰,获得了一种将糖加工成氢可酮的酵母。

氢可酮(维可丁)是从可待因或蒂巴因的天然鸦片中获得的半合成鸦片。这是一种有效的麻醉性止痛药,顺便说一句,禁止在俄罗斯联邦流通。

尽管维科丁在俄罗斯联邦被禁止使用,但很难高估这一发现的科学意义。根据世界卫生组织,世界上有55亿人没有或几乎没有获得止痛药的机会。斯坦福大学生产的酵母可以在三到五天内产生氢可酮。

现在,此类止痛药的生产需要冗长的过程:首先,罂粟是在获得政府批准的单个农场上种植的。然后将其收集,处理并发送到美国的制药厂,在那里进行药物的纯化和生产。

酵母极大地简化了这一过程,因此从理论上讲,止痛药即使在贫穷国家也将变得更便宜,更实惠。

在制作鸦片制剂之前,克里斯蒂娜·斯莫克(Christina Smolk)科学小组创造了转基因酵母,产生了抗疟药青蒿素。这种成功的经验证明了以类似方式制造其他药物的可能性。

“当我们几年前开始工作十个,许多专家认为它不可能创造酵母,整个过程将替换从农场到生产,” Smolk教授。但是,有可能证明这仍然是真实的。的确,尽管药物的释放量非常小:要服用一剂止痛药,需要多达16,650升转基因酵母。但最重要的是,实验证明了这一过程的理论可能性。

转基因酵母含有图中所示(上下)的五个生物体的23个外源基因:加利福尼亚罂粟,大鼠,熏制鱼,细菌和罂粟。



这些生物的DNA片段被引入酵母细胞。在它们的帮助下,细胞可以产生将糖转化为氢可酮所需的所有酶,从而阻止大脑中的疼痛受体。

斯坦福大学研究生,小型研究小组成员斯蒂芬妮·加兰妮说:“酶产生并破坏分子。” “这些是生物学的格斗英雄。”

许多植物,包括罂粟,都产生S-网状蛋白分子,这是具有止痛作用的活性成分的前体。在罂粟中,S-网状蛋白自然地变成了镜像状的R-网状蛋白。斯莫克教授的研究小组发现了一种重新配置网状蛋白的酶。


S-网状蛋白和R-网状蛋白

重新配置网状蛋白后,其他酶(包括来自大鼠的6种酶)接管完成所需分子的生产。

在实验测试期间,组织了两条生产线。一种生产的tebain,可用于制造止痛药。另一方面是氢可酮。

“这只是开始,” Small说。“我们为阿片类止痛药开发的技术可适用于生产多种植物性药物,以抗击癌症,传染病和慢性病,例如高血压和关节炎。”

科学文章“酵母中阿片类药物的完全生物合成”已于2015年8月14日发表在《科学》杂志上

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN382957/


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