Marihuana: Geneticky modifikované kvasinky používané k výrobě THCA a CBDA

Jeden z největších překážek, jak dostat lidi na palubu s lékařskou marihuanou je, že někteří lidé nemám rád marihuanu. I když se legalizace stává rozšířenou, plevel má dlouhou cestu, než se plně zbaví dobré pověsti. Mezitím nálezy a Příroda Studie zveřejněná ve středu by mohla pomoci učinit marihuanu užitečnou pro lidi, kteří trpí jeho minulostí. Tím, že vědci zjistili, že se jedná o biologii kvasinek, našli způsob, jak vyrobit účinné složky marihuany bez rostliny marihuany.

Studie vedená Jayem Keaslingem, Ph.D., University of California, profesorem chemického inženýrství a bioinženýrství Berkeley, ukazuje, že kvasinky mohou být geneticky modifikovány tak, aby produkovaly některé hlavní kanabinoidy, chemické sloučeniny nalezené v marihuaně.

Nejznámější kanabinoidy jsou THC, známé pro svou schopnost dostat lidi vysoko a CBD (kanabidiol), spojené s úlevou od bolesti a úzkosti. Zdá se, že tyto sloučeniny a desítky dalších známých kanabinoidů v rostlině hrají v terapeutických výhodách lékařské marihuany různé role. Keasling a jeho kolegové ukazují, že kvasinky mohou být použity k výrobě THCA (kyselina A9-tetrahydrokanabinolová) a CBDA (kyselina kanabidiolová), chemických prekurzorů THC a CBD.

Tato technika není ničím novým: Geneticky modifikované kvasinky byly dříve upraveny tak, aby produkovaly chmel, aby dodaly chuť piva, syntetické vaječné bílky, a dokonce i chemikálie pro chuť čokolády. Techniky genetické modifikace, jako je CRISPR / Cas9, mohou být použity k unesení obvyklých procesů kvasinek pro produkci sloučenin tím, že vědcům umožní vložit gen z jiného organismu - nesoucí instrukce pro výrobu jiné chemické látky - do genomu kvasinek. Jak kvasinkové buňky pokračují ve svém životě jako obvykle, produkují požadovanou chemickou látku, kterou pak vědci sbírají.

V tomto případě tým dal své droždí a Konopí gen, který nese instrukce pro produkci kyseliny olivetolové, prekurzorové sloučeniny k THC nebo CBD. Také jim je dali Konopí geny, které by vytvořily enzymy, které by mohly skutečně změnit kyselinu olivetolovou do THC a CBD. A tak spolu s ustálenou dietou jednoduché cukrové galaktózy, kvasinky měly vše, co potřebovali k tomu, aby tým nabídli.

"Společně," píše tým, "tyto výsledky jsou základem pro rozsáhlou produkci přírodních i syntetických kanabinoidů, které by mohly zlepšit farmakologický výzkum těchto sloučenin."

Cílem této studie bylo zjistit, jak vyrábět kanabinoidy „nezávislé na pěstování konopí“; jinými slovy, sklízet výhody marihuany bez potřeby rostliny. K tomu je velký vzestup: Cannabinoidy, které se v současné době používají pro léky na předpis (jako je lék proti epidiolexu založený na CBD), jsou odvozeny přímo z rostliny, kde ve skutečnosti nejsou ve velmi vysokých koncentracích. Pokud může být stejná sloučenina vyrobena uměle, bude mnohem snazší ji rozšířit na léky na předpis.

A samozřejmě pro veřejnost konzervativní plevele je mnohem snazší vzít si pilulku obsahující marihuanové sloučeniny, než použít samotnou marihuanu. Stejně jako opioidy opiového máku, jako je například kodein a morfin, se běžně používají jako drogy, ale nyní je tabu, aby se samy dostaly na opium, dveře jsou nyní otevřené pro existenci chemikálií, jako jsou CBD a THC, a jsou vyráběny daleko. z nepochopené rostliny, ze které přišli na prvním místě.

Abstraktní:

Cannabis sativa L. se pěstuje a používá po celém světě pro své léčivé vlastnosti po tisíciletí. Některé kanabinoidy, puncovní složky Konopí a jejich analogy byly rozsáhle zkoumány pro jejich potenciální lékařské aplikace. Některé lékové formy kanabinoidů byly schváleny jako léky na předpis v několika zemích pro léčbu řady lidských onemocnění. Studie a léčebné využití kanabinoidů však byly omezeny právním plánováním Konopí, nízký počet planta téměř všech desítek známých kanabinoidů a jejich strukturní složitost, která omezuje objemovou chemickou syntézu. Zde uvádíme kompletní biosyntézu hlavní kanabinoidní kyseliny kanabigerolové, kyseliny A9-tetrahydrokanabinolové, kyseliny kanabidiolové, kyseliny A9- tetrahydrokanabivarinové a kyseliny kanabidivarinové v Saccharomyces cerevisiae, z jednoduché cukrové galaktosy. Abychom toho dosáhli, vytvořili jsme nativní mevalonátovou cestu, abychom zajistili vysoký tok pyrofosforečnanu geranylu a zavedli heterologní biosyntetickou dráhu hexanoyl-CoA odvozenou od více organismů. Zavedli jsme také Konopí geny, které kódují enzymy podílející se na biosyntéze kyseliny olivetolové, jakož i gen pro dříve neobjevený enzym s geranylpyrofosfátem: aktivita olivetolatové geranyltransferázy a geny pro odpovídající kanabinoidní syntázy. Dále jsme zavedli biosyntetický přístup, který využil promiskuitu několika genů dráhy k produkci analogů kanabinoidů. Krmení různých mastných kyselin do našich geneticky upravených kmenů poskytlo kanabinoidní analogy s modifikacemi v části molekuly, o které je známo, že mění receptorovou vazebnou afinitu a účinnost. Ukázali jsme také, že náš biologický systém by mohl být doplněn jednoduchou syntetickou chemií, aby se rozšířil přístupný chemický prostor. Naše práce představuje platformu pro produkci přírodních a nepřirozených kanabinoidů, které umožní důkladnější studium těchto sloučenin a mohly by být využity při vývoji léčby různých zdravotních problémů.