Półsyntetyczna produkcja opiatów

Genetycznie zmodyfikowane drożdże mogą stać się ważnym źródłem przeciwbólowych i przeciwkaszlowych opiatów. Zapotrzebowanie na te środki gwałtownie rośnie, a zapewnienie dostaw materiału do produkcji staje się coraz trudniejsze.

Wiele z najpowszechniej używanych opiatów może być produkowanych wyłącznie z maku lekarskiego. Aż połowa wykorzystywanych w celach medycznych upraw tej rośliny znajduje się na Tasmanii. Łatwo więc zrozumieć, jak niekorzystna pogoda może wpłynąć na cały światowy rynek opiatów. Dlatego też koncerny farmaceutyczne szukają nowych miejsc pod uprawę maku.

Profesor Christina Smolke i jej koledzy z Uniwersytetu Stanforda postanowili jednak pójść inną drogą i wykorzystać inżynierię genetyczną do wymuszenia, by inne organizmy produkowały opiaty. Niektóre z opiatów, jak morfina, powstają w maku w sposób naturalny. Inne, jak oksykodon, są produkowane w laboratoriach, gdzie zmienia się strukturę jednegoz alkaloidów maku. Pani Smolke już w 2006 roku wprowadziła różne geny, w tym geny maku lekarskiego, do drożdży i wymusiła w ten sposób, by zamieniały proste molekuły cukrów w złożony prekursor opiatów, salutarydynę. Teraz uczeni dotarli do drugiego końca drogi, zmuszając drożdże do produkcji tebainy, z której produkuje się oksykodon. Jesteśmy już bardzo blisko odtworzenia całego procesu produkcji opioidów, co pozwoli na rezygnację z upraw maku, mówi Smolke. Naukowcom pozostało jedynie połączenie obu procesów i przejście kilku dodatkowych kroków, czyli wymuszenie na nich zamiany salutarydyny w tebainę.

W swojej najnowszej pracy uczeni opisują, w jaki sposób dodali do drożdży pięć nowych genów, z tym trzy pochodzące z maku, a dwa z bakterii żyjącej na maku.

Najważniejszym rynkiem legalnych opiatów są Stany Zjednoczone. Jednak uprawia się tam niewiele maku, przez co Amerykanie są uzależnieni od upraw w innych krajach. Celem zespołu Smolke jest nie tylko powtórzenie w drożdżach procesu, który zachodzi w maku lekarskim, ale chce ona go wzbogacić w procesy z laboratorium. Innymi słowy, pracuje nad drożdżami, które będą produkowały również półsyntetyczne opiaty.

Naukowcy postawili przed sobą trudne zadanie. Molekuły opioidów to złożone trójwymiarowe struktury, które powstają w specyficznych regionach maku. Drożdże nie są wyposażone w odpowiednie tkanki, w których opioidy mogłoby powstawać, dlatego też zespół Smolke postanowił odtworzyć w drożdżach całe sąsiedztwo biochemiczne tkanek maku lekarskiego.

Wytworzenie opiodów wymaga około 17 osobnych procesów chemicznych. Obecnie część z nich zachodzi naturalnie w maku, a część w fabrykach. Na Stanford Univeristy chcą, by całość procesu zachodziła w drożdżach. Co więcej, jako że drożdże mają produkować różne opiaty, konieczne było przeprowadzenie różnych modyfikacji genetycznych.

Na razie hodowcy maku mogą spać spokojnie. Profesor Stalke mówi, że minie jeszcze kilkanaście lat, zanim w jej laboratorium powstaną drożdże zdolne do syntetyzowania gotowych opiatów identycznych z tym, co jest obecnie uzyskiwane w fabrykach przemysłu farmaceutycznego.

źródło: http://kopalniawiedzy.pl/wiadomosci/medycyna