Marihuana: Geneticky modifikované kvasinky používané na výrobu THCA a CBDA

Jeden z najväčších prekážok, ako dostať ľudí na palubu s lekárskou marihuanou je, že niektorí ľudia nemám rád marihuanu, Aj keď sa legalizácia stáva rozšírenou, burina má pred sebou dlhú cestu, než úplne stratí svoju zlú povesť. Medzitým sa zistenia a príroda štúdia zverejnená v stredu by mohla pomôcť urobiť marihuanu užitočnou pre ľudí, ktorí sú otravní z minulosti. Vedci zistili, ako hackovať biológiu kvasiniek, ako vytvoriť účinné zložky marihuany bez rastliny marihuany.

Štúdia, vedená Jayom Keaslingom, Ph.D., Kalifornskou univerzitou, profesorom chemického inžinierstva a bioinžinierstva Berkeley, ukazuje, že kvasinky môžu byť geneticky modifikované tak, aby produkovali niektoré hlavné kanabinoidy, chemické zlúčeniny nachádzajúce sa v marihuane.

Najznámejšie kanabinoidy sú THC, známe svojou schopnosťou dostať ľudí vysoko a CBD (kanabidiol), spojené s úľavou od bolesti a úzkosti. Zdá sa, že tieto zlúčeniny a desiatky ďalších známych kanabinoidov v rastlinách hrajú rôzne úlohy v terapeutických výhodách lekárskej marihuany. Keasling a jeho kolegovia ukazujú, že kvasinky sa môžu použiť na výrobu THCA (kyselina A9-tetrahydrokanabinolovej) a CBDA (kyselina kanabidiolová), chemických prekurzorov THC a CBD.

Táto technika nie je ničím novým: Geneticky modifikované kvasinky boli predtým modifikované tak, aby produkovali chmeľ, aby poskytli chuť piva, syntetické vaječné bielky a dokonca aj chemikálie na ochutenie čokolády. Techniky genetickej modifikácie, ako je CRISPR / Cas9, môžu byť použité na unesenie obvyklých procesov kvasiniek na produkciu zlúčenín tým, že vedcom umožnia vložiť do genómu kvasiniek gén z iného organizmu - nesúci pokyny na výrobu inej chemikálie. Keďže kvasinkové bunky pokračujú v živote ako obvykle, produkujú požadovanú chemikáliu, ktorú potom vedci môžu zbierať.

V tomto prípade tím dal svoje droždie a konope - odvodený gén, ktorý nesie pokyny na výrobu kyseliny olivetolovej, prekurzorovej zlúčeniny k THC alebo CBD. Dali im tiež konope gény, ktoré by vytvorili enzýmy, ktoré by mohli skutočne zmeniť kyselinu olivetolovú do THC a CBD. A tak spolu so stabilnou diétou jednoduchej galaktózy z cukru, kvasinky mali všetko, čo potrebovali na to, aby si tím ponúkli.

"Spoločne," píše tím, "tieto výsledky sú základom pre rozsiahlu produkciu prírodných aj syntetických kanabinoidov, ktoré by mohli zlepšiť farmakologický výskum týchto zlúčenín."

Cieľom tejto štúdie bolo zistiť, ako produkovať kanabinoidy „nezávislé od pestovania kanabisu“; inými slovami, žiť výhody marihuany bez toho, aby potrebovali rastlinu. Na to je veľká horosť: Kanabinoidy, ktoré sa v súčasnosti používajú na lieky na predpis (ako je liek proti epidiolexu na báze CBD), pochádzajú priamo z rastliny, kde v skutočnosti neexistujú vo veľmi vysokých koncentráciách. Ak sa môže rovnaká zlúčenina vyrábať umelo, bude oveľa jednoduchšie škálovať lieky na predpis.

A samozrejme, pre burinu konzervatívnu verejnosť, je oveľa jednoduchšie vziať pilulku obsahujúcu marihuanu zlúčeniny, než používať marihuanu sám. Rovnako ako opioidy z maku pochádzajúceho z ópia, ako je napríklad kodeín a morfín, sa bežne používajú ako lieky, ale teraz je tabu na to, aby sa sami dostali na vysoké množstvo ópiových makov, dvere sú teraz otvorené pre existenciu chemikálií, ako sú CBD a THC, a sú vyrábané ďaleko. z nepochopenej rastliny, z ktorej prišli na prvom mieste.

abstrakt:

Cannabis sativa L. sa pestuje a používa po celom svete pre svoje liečivé vlastnosti po tisícročia. Niektoré kanabinoidy, puncové zložky. T konope a ich analógy boli rozsiahle skúmané pre ich potenciálne lekárske aplikácie. Niektoré liekové formy kanabinoidov boli schválené ako lieky na predpis vo viacerých krajinách na liečbu celého radu ľudských ochorení. Štúdiu a medicínske použitie kanabinoidov však sťažovalo právne plánovanie konope nízky počet planta takmer všetkých tuctov známych kanabinoidov a ich štrukturálna zložitosť, ktorá obmedzuje objemovú chemickú syntézu. Tu uvádzame kompletnú biosyntézu hlavnej kanabinoidnej kyseliny kanabigerolovej, kyseliny A9-tetrahydrokanabinolovej, kyseliny kanabidiolovej, kyseliny A9- tetrahydrokanabivarínovej a kyseliny kanabidivarínovej v Saccharomyces cerevisiae, z jednoduchej galaktózy cukru. Aby sme to dosiahli, vytvorili sme prirodzenú mevalonátovú cestu, aby sme zabezpečili vysoký tok pyrofosforečnanu geranylu a zaviedli heterológnu biosyntetickú dráhu hexanoyl-CoA odvodenú z viacerých organizmov. Zaviedli sme aj konope gény, ktoré kódujú enzýmy podieľajúce sa na biosyntéze kyseliny olivetolovej, ako aj gén pre predtým neobjavený enzým s geranylpyrofosfátom: aktivita olivetolate geranyltransferázy a gény pre zodpovedajúce kanabinoidné syntázy. Okrem toho sme vytvorili biosyntetický prístup, ktorý využil promiskuitu niekoľkých génov dráhy na produkciu analógov kanabinoidov. Kŕmenie rôznych mastných kyselín do našich geneticky upravených kmeňov poskytlo kanabinoidné analógy s modifikáciami v časti molekuly, o ktorej je známe, že mení väzbovú afinitu k receptoru a potenciu. Taktiež sme dokázali, že náš biologický systém by mohol byť doplnený jednoduchou syntetickou chémiou, aby sa rozšíril dostupný chemický priestor. Naša práca predstavuje platformu na produkciu prirodzených a neprirodzených kanabinoidov, ktoré umožnia dôkladnejšie štúdium týchto zlúčenín a mohli by sa použiť pri vývoji liečby rôznych zdravotných problémov.