Marihuana: genetski modificirani kvasac koji se koristi za proizvodnju THCA i CBDA

Jedna od najvećih prepreka za dobivanje ljudi s medicinskom marihuanom je da neki ljudi ne volite marihuanu, Čak i kad legalizacija postane raširena, korov ima još dug put prije nego što potpuno odbaci svoj loš ugled. U međuvremenu, nalazi a Priroda Studija objavljena u srijedu mogla bi pomoći marihuani da pomogne ljudima koji su sumnjičavi prema svojoj prošlosti. Hakiranjem biologije kvasca, znanstvenici su pronašli način da aktivne sastojke marihuane naprave bez biljke marihuane.

Studija, koju je vodio dr. Jay Keasling, profesor kemijskog inženjerstva i bioinženjeringa Sveučilišta u Berkeleyju, pokazuje da se kvasac može genetski modificirati kako bi se proizveli neki glavni kanabinoidi, kemijski spojevi koji se nalaze u marihuani.

Najpoznatiji kanabinoidi su THC, poznati po svojoj sposobnosti dobivanja ljudi visokim, i CBD (kanabidiol), povezani s olakšanjem boli i tjeskobe. Čini se da ti spojevi i desetke drugih poznatih kanabinoida u biljci igraju različite uloge u terapeutskim koristima medicinske marihuane. Keasling i njegovi kolege pokazuju da se kvasac može koristiti za proizvodnju THCA (Δ9-tetrahidrokanabinolne kiseline) i CBDA (kanabidiola kiselina), kemijskih prekursora za THC i CBD.

Ova tehnika nije ništa novo: Genetski modificirani kvasac je prethodno modificiran kako bi proizveo hmelj kako bi podario okus piva, sintetske bjelanjke, pa čak i kemikalije za okus čokolade. Tehnike genetske modifikacije kao što je CRISPR / Cas9 mogu se upotrijebiti za otimanje uobičajenih procesa kvasca za proizvodnju spojeva omogućujući znanstvenicima da u genom kvasca umetnu gen iz drugog organizma - koji nosi upute za izradu različite kemijske tvari. Kako stanice kvasca nose svoj život kao i obično, proizvode željenu kemikaliju koju znanstvenici mogu prikupiti.

U ovom slučaju, tim je dao svoj kvasac a konoplja gena koji nosi upute za proizvodnju olivetolne kiseline, prekursorskog spoja u THC ili CBD. I oni su ih dali konoplja gena koji bi stvorili enzime koji bi zapravo mogli pretvoriti olivetoličnu kiselinu u THC i CBD. I tako, zajedno s neprekidnom prehranom jednostavnog šećera galaktoze, kvasac je imao sve što im je bilo potrebno za vođenje tima.

"Zajedno", piše tim, "ti rezultati postavljaju temelje za veliku proizvodnju i prirodnih i sintetičkih kanabinoida, što bi moglo poboljšati farmakološka istraživanja tih spojeva."

Cilj ove studije bio je utvrditi kako proizvesti kanabinoide „neovisne o uzgoju kanabisa“; drugim riječima, da bi iskoristili prednosti marihuane bez potrebe za biljkom. Postoji veliki utjecaj na to: kanabinoidi koji se trenutno koriste za lijekove koji se izdaju na recept (kao što je lijek protiv epileptičkih napada na bazi CBD-a) izvedeni su izravno iz biljke, gdje zapravo ne postoje u vrlo visokim koncentracijama. Ako se isti spoj može proizvesti umjetno, bit će mnogo lakše povećati se kako bi se dobili lijekovi na recept.

I naravno, za konzervativnu publiku, mnogo je lakše uzeti tabletu koja sadrži spojeve marihuane nego koristiti samu marihuanu. Na isti način na koji se opioidi koji potječu od opijumskog maka, kao što su kodein i morfij, uobičajeno koriste kao droga, ali sada je tabu da bi se drogirali sami po sebi, vrata su sada otvorena za kemikalije kao što su CBD i THC da postoje i budu proizvedene, daleko od pogrešno shvaćene biljke iz koje su došli.

Sažetak:

Cannabis sativa L. se uzgaja i koristi širom svijeta zbog svojih ljekovitih svojstava tisućljećima. Neki kanabinoidi, zaštitni znak sastojaka konoplja, a njihovi su se analozi opsežno istraživali za njihove potencijalne medicinske primjene. Određene formulacije kanabinoida odobrene su kao lijekovi na recept u nekoliko zemalja za liječenje niza oboljenja kod ljudi. Međutim, proučavanje i uporaba kanabinoida u medicini otežano je zakonskim rasporedom konoplja, nizak broj biljaka gotovo svih desetaka poznatih kanabinoida i njihova strukturalna složenost, što ograničava kemijsku sintezu. Ovdje navodimo potpunu biosintezu glavnih kanabinoidnih kanabigeroličnih kiselina, Δ9-tetrahidrokanabinolne kiseline, kanabidiolečne kiseline, Δ9-tetrahidrokanabivarinske kiseline i kanabidivarinske kiseline u Saccharomyces cerevisiae iz jednostavnog šećera galaktoze. Da bi se to postiglo, konstruirali smo nativni mevalonski put kako bismo osigurali visoki protok geranil pirofosfata i uveli heterologni, multi-organizam-izvedeni biosintetski put heksanoil-CoA. Također smo predstavili konoplja geni koji kodiraju enzime uključene u biosintezu olivetolne kiseline, kao i gen za prethodno neotkriveni enzim s geranilpirofosfatom: aktivnost olivetolat geraniltransferaze i gene za odgovarajuće kanabinoidne sintaze. Nadalje, uspostavili smo biosintetski pristup koji je iskoristio promiskuitet nekoliko gena za proizvodnju kanabinoidnih analoga. Dovođenje različitih masnih kiselina u naše inženjerske sojeve dalo je kanabinoidne analoge s modifikacijama u dijelu molekule za koje se zna da mijenja afinitet vezivanja receptora i potenciju. Također smo pokazali da se naš biološki sustav može dopuniti jednostavnom sintetičkom kemijom kako bi se dodatno proširio pristupačni kemijski prostor. Naš rad predstavlja platformu za proizvodnju prirodnih i neprirodnih kanabinoida koji će omogućiti rigoroznije proučavanje tih spojeva i može se koristiti u razvoju tretmana za različite zdravstvene probleme ljudi.