自制的吗啡:不需要罂粟

自制的吗啡:不需要罂粟

自制啤酒和后院酿酒厂的粉丝已经知道如何使用酵母将糖转化为酒精。

现在,生物工程师通过完成将糖酵母转化为微生物工厂来生产吗啡和其他药物(包括抗生素和抗癌治疗剂)所需的关键步骤进一步得到了进一步完善。

在过去的十年中,一些合成生物学实验室一直致力于在微生物中复制罂粟植物中复杂的15步骤化学途径以允许生产治疗药物。

研究小组已经独立地重新创建了罂粟药物途径的不同部分 E。大肠杆菌 或者酵母,但是到目前为止所缺少的是最终的步骤,可以让一个有机体从头到尾完成任务。

一个可行的挑战

在该杂志上发表的一项新研究 自然 - 化学生物学 示出的研究人员已经如何通过复制在酵母的工程化菌株中该途径的早期步骤克服这个障碍。 他们能够合成reticuline,罂粟的化合物,选自酪氨酸,葡萄糖的衍生物。

“从发酵的角度来看,你真正想要做的是能够喂食酵母葡萄糖,这是一种便宜的糖来源,让酵母做下游所需的所有化学步骤来制造目标治疗药物,”John Dueber说。 ,该研究的首席研究员和加州大学伯克利分校生物工程助理教授。

“通过我们的研究,所有的步骤都已经被描述了,现在是把它们联系在一起并扩大过程的问题。 这不是一个微不足道的挑战,但它是可行的。“


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罂粟路径

使罂粟植物途径如此具有挑战性的品质与使其成为如此诱人的研究目标的品质是相同的。

这是复杂的,但它是研究人员可以建立新的疗法的基础。 苄基异喹啉生物碱(BIA)是在罂粟中发现的一类高度生物活性化合物,并且该家族包括从植物中分离的一些2,500分子。

也许BIA途径中最着名的线索是导致阿片类药物的药物,例如可待因,吗啡和蒂巴因,它是羟考酮和氢可酮的前体。 所有都是受控物质。 但是不同的路径将导致解痉罂粟碱或抗生素前体二氢嘌呤嘌呤。

主要作者,生物工程博士生William DeLoache说:“植物生长周期缓慢,因此很难通过对罂粟进行基因工程来全面探索可通过BIA途径制备的所有可能的化学物质。 “把BIA途径转移到微生物上可以大大降低药物发现的成本。 我们可以轻松操纵和调整酵母的DNA,并快速测试结果。“

研究人员通过重新利用天然用于生产鲜艳色素的甜菜中的酶,哄骗酵母将酪氨酸(一种容易从葡萄糖衍生的氨基酸)转化为多巴胺。

监管机构的红旗

在Concordia大学微生物基因组学和工程教授Vincent Martin的实验室的帮助下,研究人员能够在酵母中重建从酪氨酸到网状蛋白的完整的七 - 酶途径。

马丁说:“去网脉很重要,因为从那里开始,酵母中已经描述了从网状番荔枝碱产生可待因和吗啡的分子步骤。 “而且,网状蛋白是BIA途径中的分子中心。 从那里,我们可以探索其他潜在药物的许多不同途径,而不仅仅是鸦片剂。“

研究人员说,这一发现极大地加快了自制药物成为现实的时间,警告监管机构和执法人员应该注意。

Dueber说:“我们很可能会看到几年,而不是十年甚至更长的时间,那时糖酵母可以可靠地生产受控物质。 “现在是时候考虑政策来解决这个研究领域了。 这个领域出人意料的快,我们需要摆在眼前,这样我们才能减少滥用的可能性。“

在一篇评论中发表 自然 并随着新研究的发布而定时,政策分析人士呼吁对这项新技术进行紧急监管。 他们强调了这项工作的许多好处,但他们也指出:“有机会获得酵母菌株和发酵的基本技能将能够使用相当于自制药盒的酵母来生长。

他们建议限制工程酵母菌株持牌设施和授权的研究人员指出,这将是难以检测和控制这些菌株的非法运输。

尽管这样的控制可能有帮助,但是Dueber说:“另外一个值得关注的问题是,一旦关于如何制造阿片制造菌株的知识已经存在,任何接受基础分子生物学培训的人都可以在理论上建立起来。

另一个监管目标是合成和销售DNA序列的公司。 DeLoache说:“已经有与天花病毒有关的序列限制。 “但也许我们现在也应该看看生产受控物质的序列。”

来源: 美国加州大学伯克利分校

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