Марихуана: Генетски модификовани квасац који се користи за производњу ТХЦА и ЦБДА

Једна од највећих препрека за добијање људи са медицинском марихуаном је да неки људи не волите марихуану. Чак и када легализација постане широко распрострањена, коров има још дуг пут прије него што потпуно одбаци своју лошу репутацију. У међувремену, налази а Природа студија објављена у сриједу могла би помоћи марихуани да буде корисна људима који су сумњичави према својој прошлости. Хаковањем биологије квасца, научници су пронашли начин за производњу активних састојака марихуане без биљке марихуане.

Студија, коју је водио др Јаи Кеаслинг, професор хемијског инжењерства и биоинжењеринга са Универзитета у Калифорнији, показује да се квасац може генетски модификовати да би произвео неке главне канабиноиде, хемијска једињења која се налазе у марихуани.

Најпознатији канабиноиди су ТХЦ, познати по својој способности да добију људе високе, и ЦБД (канабидиол), повезан са олакшањем од бола и анксиозности. Ова једињења, као и десетине других познатих канабиноида у биљци, изгледа да играју различите улоге у терапеутским користима медицинске марихуане. Кеаслинг и његове колеге показују да се квасац може користити за производњу ТХЦА (Δ9-тетрахидроканабинолне киселине) и ЦБДА (канабидиолична киселина), хемијских прекурсора ТХЦ и ЦБД.

Ова техника није ништа ново: Генетски модификовани квасац је претходно модификован да би произвео хмељ како би подарио укус пива, синтетичке бјелањке, па чак и кемикалије за окус чоколаде. Технике генетске модификације као што је ЦРИСПР / Цас9 могу се користити за отимање уобичајених процеса квасца за производњу једињења допуштајући научницима да убаце ген из другог организма - који носи инструкције за израду различите хемијске - у геном квасца. Како ћелије квасца носе своје животе као и обично, оне производе жељену хемикалију, коју научници онда могу прикупити.

У овом случају, тим је дао свој квасац а Канабис гена који носи инструкције за производњу оливетолне киселине, прекурсорског једињења у ТХЦ или ЦБД. И они су им дали Канабис гена који би створили ензиме који би заправо могли претворити оливетолну киселину у ТХЦ и ЦБД. И тако, заједно са сталном исхраном једноставног шећера галактозе, квасац је имао све што им је било потребно да изврше надметање тима.

"Заједно," пише тим, "ови резултати постављају темеље за производњу великих природних и синтетичких канабиноида, што би могло побољшати фармаколошка истраживања ових спојева."

Сврха ове студије била је да се утврди како произвести канабиноиде „независно од узгоја канабиса“; другим речима, да би се користила марихуана без потребе за биљком. Постоји велики утицај на то: канабиноиди који се тренутно користе за лекове који се издају на рецепт (као што је Епидиолекс са анти-конвулзивним леком на бази ЦБД-а) изведени су директно из биљке, где заправо не постоје у веома високим концентрацијама. Ако се исто једињење може произвести вештачки, биће много лакше да се повећа да би се добили лекови који се издају на рецепт.

И наравно, за конзервативну публику, много је лакше узети таблету која садржи спојеве марихуане него користити саму марихуану. На исти начин на који се опиоиди који потичу од опијумског мака, као што су кодеин и морфијум, најчешће користе као дрога, али је сада табу да се високо набављају на масти опијум, врата су сада отворена за хемикалије као што су ЦБД и ТХЦ да постоје и буду произведене, далеко од погрешно схваћене биљке из које су дошли.

Апстрактан:

Цаннабис сатива Л. се узгаја и користи широм света због својих лековитих својстава миленијумима. Неки канабиноиди, саставни делови Канабис, и њихови аналози су опсежно истраживани за њихове потенцијалне медицинске примене. Одређене канабиноидне формулације су одобрене као лијекови на рецепт у неколико земаља за лијечење низа обољења код људи. Међутим, студије и медицинска употреба канабиноида је отежана правним распоредом Канабис, у малом броју биљака готово свих десетина познатих канабиноида, и њихова структурална комплексност, која ограничава синтезу хемикалија. Овде наводимо комплетну биосинтезу главних канабиноида канабигеролне киселине, Δ9-тетрахидроканабинолне киселине, канабидиолечне киселине, Δ9-тетрахидроканабиваринске киселине и канабидиваринске киселине у Саццхаромицес церевисиае од простог шећера галактозе. Да би се ово постигло, конструисали смо нативни мевалонатни пут да обезбедимо висок флукс геранил пирофосфата и увели хетерологни, мулти-организам-изведени хексаноил-ЦоА биосинтетски пут. Такође смо увели Канабис гени који енкодирају ензиме укључене у биосинтезу оливетолне киселине, као и ген за претходно неоткривени ензим са геранилпирофосфатом: активност оливетолат геранилтрансферазе и гене за одговарајуће канабиноидне синтазе. Надаље, установили смо биосинтетички приступ који је искористио промискуитет неколико гена за производњу канабиноидних аналога. Храњење различитих масних киселина нашим инжењерским сојевима дало је канабиноидне аналоге са модификацијама у делу молекула за које се зна да мења афинитет везивања рецептора и потенцију. Такође смо показали да се наш биолошки систем може допунити једноставном синтетичком хемијом како би се додатно проширио приступачан хемијски простор. Наш рад представља платформу за производњу природних и неприродних канабиноида који ће омогућити ригорозније проучавање ових једињења и може се користити у развоју третмана за различите здравствене проблеме људи.