Производить компоненты каннабиноидов без культивирования каннабиса?
Исследователи из Калифорнийского университета успешно произвели каннабиноидные компоненты из дрожжей в лаборатории. Производство каннабиноидов без выращивания каннабиса может быть интересным для фармацевтических компаний, желающих добавлять эти ингредиенты в свои продукты в будущем.
Взломав биологию дрожжей, ученые нашли способ сделать активные ингредиенты растения каннабис. Манипулированные микроорганизмы продуцируют ТГК, КБД и кузенов каннабиса, которые являются редкими и менее понятными.
Если вам нужно было выбрать любимый микроб, Saccharomyces cerevisiaeбудет хорошим кандидатом, более известным как пивные дрожжи, которые превращают виноградный сок в вино, пюре из хлопьев в пиво и тесто в хлеб. В последние десятилетия ученые манипулировали геном дрожжей для производства гормонов, таких как инсулин, и таких лекарств, как опиоиды. Сегодня он производит каннабиноиды.
Исследователи под руководством Джея Кислинга, профессора химии и биоинженерии Калифорнийского университета в Беркли, манипулировали генетически модифицированными пивными дрожжами для производства двух наиболее распространенных каннабиноидов, тетрагидроканнабинола (ТГК) и каннабидиола. (CBD). Они утверждают, что их метод также может
генерировать микроорганизмы, способные производить другие природные каннабиноиды, а также совершенно новые разновидности. Некоторые каннабиноиды можно использовать для лечения различных заболеваний, но необходимы дополнительные исследования, чтобы отличить шумиху от медицинской реальности.
Этот метод не нов: генетически модифицированные дрожжи уже использовались для изготовления хмеля для придания вкуса пиву, синтетическим яичным белкам и даже химическим веществам для ароматизации шоколада.
Expérience
В новом исследовании, опубликованном в среду в природаученые перенесли известные генетические последовательности, контролирующие метаболические пути растений конопли, в дрожжи. Образовавшиеся микроорганизмы могут превращать сахар, называемый галактозой, в химические промежуточные соединения и использовать эти химические вещества для синтеза каннабигероловой кислоты (CBGa), исходного каннабиноида, который может превращаться в несколько других соединений. Наконец, каждый штамм дрожжей превращает CBGa в разные каннабиноиды.
«Дрожжи, которые производят THC, отличаются от дрожжей, которые производят CBD, но они отличаются только одним геном - и именно этот последний ген превращает CBGa в CBD или THC», - объясняет Кизлинг. «Прелесть этой технологии в том, что их можно обменять на редкий каннабиноид. "
Исследователи использовали метод под названием «синтетическая биология» для идентификации фермента под названием CsPT4. С помощью этого фермента и на основе анализа ДНК растения каннабис они будут производить компоненты каннабиса.
В этом случае команда дала своим дрожжам ген, полученный из каннабиса, который содержит инструкции по производству оливетоловой кислоты, соединения-предшественника THC или CBD. Они также дали им гены каннабиса, которые будут создавать ферменты, которые могут превращать ололеиновую кислоту в THC и CBD. Итак, помимо обычной галактозной диеты, у дрожжей было все необходимое для удовлетворения требований команды.
Вместе команда пишет: «Эти результаты закладывают основу для крупномасштабного производства натуральных и синтетических каннабиноидов, которые могут улучшить фармакологические исследования этих соединений.
Каннабис содержит более 100 каннабиноиды разные, но большинство из них в гораздо более низких концентрациях, чем CBD и THC, некоторые даже неизвестны. Поскольку растения производят очень небольшое количество более редких веществ, их производство дороже. Даже когда исследователям удается их извлечь, соединения часто содержат следы их более распространенных собратьев. Дрожжи могут производить более чистые версии этих каннабиноидов, что приведет к тому, что цена на редкие сорта окажется на том же уровне, что и на более популярные. «Это платформа для производства всех каннабиноидов, которые в настоящее время считаются присутствующими в каннабисе, а также всех неестественных и не обнаруживаемых ни в одном организме», - говорит Кислинг. Что делает некоторые из них «неестественными»? Обычно растения конопли включают химическое вещество, называемое гексановой кислотой (которую люди используют в качестве дешевой пищевой добавки), в каннабиноиды. Когда команда Кизлинга добавила различные химические вещества в сладкую диету дрожжей, генно-инженерные микробы включили эти вещества вместо гексановой кислоты, что привело к появлению новых соединений, которых раньше не было.
ПРОВЕРКА КАННАБИНОИДОВ
Для выявления потенциальных медицинских применений потребуется гораздо больше исследований, а ученые уже заняты изучением эффектов самых известных каннабиноидов.
Чтобы найти истинное применение соединений, исследователям необходимо проверить, как каннабиноиды влияют на людей. Это проблема, которую этот новый метод биосинтеза не может решить. «Не имеет значения, происходят ли CBD или каннабиноиды из растений, сделаны ли они синтетически или из дрожжей. Хотя конечный продукт все еще является запрещенным веществом, он не увеличивает доступность », - говорит Ясмин Херд, директор Института наркологии в Медицинской школе Икана на горе Синай в Нью-Йорке, которая не участвовала в этом новом исследовании. .
Г-н Кислинг согласен с тем, что, несмотря на смягчение законов штата, федеральные ограничения на тестирование каннабиса затрудняют исследования - «и нет никакого способа обойти эту проблему, пока закон не будет очищен. Изменен», - сказал он. «Но этот метод может обеспечить некоторые из тех очень редких каннабиноидов, которые невозможно извлечь из каннабиса, потому что они производятся в таких небольших количествах. И кто знает, один из них может быть лучше, чем CBD или THC. "
Растущая индустрия
Независимо от того, вносят ли они свой вклад в исследования, каннабиноиды дрожжей обязательно окажут коммерческое влияние. Кислинг считает, что его метод может производить каннабиноиды по стоимости, равной или меньшей стоимости производства сельскохозяйственной марихуаны. Он основал компанию Demetrix, чтобы получить лицензию на свою новую технологию в Беркли и расширить коммерческое производство каннабиноидов. И у него много конкурентов. В прошлом году биотехнологические стартапы Librede и Gingko Bioworks объявили, соответственно, о патенте на производство CBD из дрожжей и многомиллионном партнерстве с каннабисной компанией Cronos Group. Джефф Уберсакс, генеральный директор Demetrix, считает, что от 15 до 20 других компаний соревнуются за превращение дрожжевых клеток в небольшие фабрики по производству каннабиноидов.
Цель это исследование как производить каннабиноиды «независимо от выращивания каннабиса»; Другими словами, чтобы пожинать плоды, не используя растения. В этом есть большой плюс: каннабиноиды, которые в настоящее время используются в рецептурных препаратах, таких как Epidiolex, получены непосредственно из растений, где они на самом деле не существуют в очень высоких концентрациях. Если то же соединение можно будет производить искусственно, его будет намного легче расширить, чтобы производить лекарства по рецепту.
