Марихуана: генетично модифицирани дрожди, използвани за производството на THCA и CBDA

Една от най-големите препятствия за качването на хора на борда с медицинска марихуана е, че някои хора не харесвате марихуана, Дори и легализацията да стане широко разпространена, плевелът трябва да извърви дълъг път, преди да развали напълно лошата си репутация. Междувременно констатациите на a природа Проучване, публикувано в сряда, може да помогне на марихуаната да бъде полезна за хора, които са подозрителни в миналото си. Като хакнат биологията на дрождите, учените открили начин да приготвят активните съставки на марихуана без растението марихуана.

Проучването, водено от д-р Джей Кийзлинг, професор по химическо инженерство и биоинженерство в Калифорнийския университет в Бъркли, показва, че дрождите могат да бъдат генетично модифицирани, за да произвеждат някои основни канабиноиди, химични съединения, открити в марихуана.

Най-известните канабиноиди са ТНС, известни със способността си да достигат хора с високи стойности, и CBD (канабидиол), свързани с облекчаване на болката и тревожността. Тези съединения, както и десетки други известни канабиноиди в растението, изглежда играят различни роли в терапевтичните ползи от медицинската марихуана. Keasling и колегите му показват, че дрождите могат да се използват за производството на THCA (Δ9-тетрахидроканабилонова киселина) и CBDA (канабидиолова киселина), химическите прекурсори на THC и CBD.

Тази техника не е нищо ново: Генетично модифицираните дрожди преди това са били модифицирани, за да произвеждат хмел, за да придават аромат на бира, синтетични яйчни белтъци и дори химикали за ароматизиране на шоколада. Техники за генетична модификация като CRISPR / Cas9 могат да се използват за отвличане на обичайните процеси на дрожди за производство на съединения, като се позволи на учените да вмъкнат в генома на дрождите ген от друг организъм, носещ инструкциите за вземане на различен химикал. Тъй като дрождените клетки продължават живота си както обикновено, те произвеждат желания химикал, който учените могат да събират.

В този случай, екипът им даде мая марихуана ген, който носи инструкции за производство на оливетолова киселина, прекурсорно съединение към THC или CBD. Те също им дадоха марихуана гени, които биха създали ензимите, които всъщност могат да превръщат оливетоловата киселина в THC и CBD. И така, заедно с постоянното хранене на обикновената захарна галактоза, дрождите имаха всичко необходимо, за да направят наддаването на екипа.

"Заедно", пише екипът, "тези резултати са в основата на мащабното производство на естествени и синтетични канабиноиди, които биха могли да подобрят фармакологичните изследвания на тези съединения."

Целта на това проучване е да се изясни как да се произвеждат канабиноиди „независимо от отглеждането на канабис“; с други думи, да се възползват от предимствата на марихуаната, без да е необходимо растението. Има голям потенциал за това: канабиноидите, които понастоящем се използват за лекарства, отпускани с рецепта (като антибактериалното средство Epidiolex, основано на CBD), се получават директно от растението, където те всъщност не съществуват в много високи концентрации. Ако едно и също съединение може да бъде произведено изкуствено, ще бъде много по-лесно да се увеличи до получаване на лекарства с рецепта.

И, разбира се, за консервативната публика, много по-лесно е да вземеш хапче, съдържащо марихуана, отколкото да използваш самата марихуана. По същия начин, че опиоидите, получени от опиев мак, като кодеин и морфин, обикновено се използват като наркотици, но сега е табу, за да получат високи нива на опиумните макове, вратата вече е отворена за химикали като CBD и THC, за да съществуват и да бъдат произведени, далеч от неразбраното растение, от което идват.

Анотация:

Cannabis sativa L. е култивиран и използван по целия свят заради лечебните си свойства от хилядолетия. Някои канабиноиди, отличителните елементи на марихуана, и техните аналози са обстойно изследвани за техните потенциални медицински приложения. Някои канабиноидни състави са одобрени като лекарства с рецепта в няколко страни за лечение на редица човешки заболявания. Въпреки това, проучването и лекарствената употреба на канабиноиди е възпрепятствано от правното планиране марихуана, ниското съдържание на растения в почти всичките десетки известни канабиноиди и тяхната структурна сложност, което ограничава химическия синтез. Тук се представя пълната биосинтеза на главните канабиноиди канабигеролна киселина, Δ9-тетрахидроканабинолова киселина, канабидиолова киселина, Δ9-тетрахидроканабиваринова киселина и канабидиваринова киселина в Saccharomyces cerevisiae от простата захарна галактоза. За да се постигне това, ние създадохме нативния мевалонов път за осигуряване на висок поток от геранил пирофосфат и въведохме хетероложен, произведен от много организми хексаноил-СоА биосинтетичен път. Въведохме и марихуана гени, които кодират ензимите, участващи в биосинтеза на оливетолинова киселина, както и гена за досега неоткрит ензим с геранилпирофосфат: оливетолат геранилтрансферазна активност и гените за съответните канабиноидни синтетази. Освен това, ние установихме биосинтетичен подход, който е използвал размножителния характер на няколко гена на пътя, за да произведе канабиноидни аналози. Храненето на различни мастни киселини към нашите инженерни щамове доведе до получаване на канабиноидни аналози с модификации в частта на молекулата, за която е известно, че променя афинитета на свързване с рецептора и активността. Ние също така показахме, че нашата биологична система може да бъде допълнена от проста синтетична химия за по-нататъшно разширяване на достъпното химическо пространство. Нашата работа представлява платформа за производството на естествени и неестествени канабиноиди, които ще позволят по-строго проучване на тези съединения и могат да бъдат използвани при разработването на лечения за различни човешки здравословни проблеми.