close
Наука

Генетически модифицированные дрожжи продуцируют каннабиноиды

Блог-Cannabis

Производить компоненты каннабиноидов без культивирования каннабиса?

Исследователи из Калифорнийского университета успешно произвели компоненты каннабиноидов в лаборатории из дрожжей. Производство каннабиноидов без выращивания марихуаны может представлять интерес для фармацевтических компаний, желающих добавить 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.

Saccharomyces cerevisiae

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 производить гормоны, такие как инсулин и наркотики, такие как опиоиды. Сегодня он производит каннабиноиды.

Исследователи во главе с Джей Кислинг, профессор химического машиностроения и биоинженерии в Университете Калифорнии, Беркли, манипулировали генетически модифицированную пивные дрожжи для производства двух наиболее распространенных каннабиноидов, тетрагидроканнабинола (THC) и каннабидиола (CBD). Они говорят, что их метод может также
генерировать микроорганизмы, способные продуцировать другие встречающиеся в природе каннабиноиды, а также новые сорта. Некоторые каннабиноиды могут использоваться для лечения различных расстройств, но необходимы дополнительные исследования, чтобы отличить обман от медицинской реальности.

Эта техника не нова: генетически модифицированные дрожжи уже использовались для приготовления хмеля, чтобы придать аромат пиву, синтетические яичные белки и даже химические вещества для придания аромата шоколаду.

Expérience

В новом исследовании, опубликованном в среду в природа, Ученые переносили в дрожжевых известны генетические последовательности, которые контролируют метаболические пути конопли растений. Микроорганизмы, которые являются результатом может превратить сахара называется галактозы химических промежуточных продуктов и использовать эти химические вещества для синтеза cannabigérolique кислоты (CBGA), каннабиноидов мать, которая может превратиться в несколько других соединений. Наконец, каждый штамм дрожжей трансформировали CBGA в другом каннабиноидов.

«Дрожжи, которые продуцируют ТГК, отличаются от дрожжей, которые вырабатывают КБД, но они отличаются только одним геном - и именно этот последний ген превращает CBGa в КБД или ТГК», - говорит Кизлинг. «Прелесть этой технологии в том, что вы можете обменять их на редкий каннабиноид».

Исследователи использовали технику, называемую «синтетическая биология», чтобы идентифицировать фермент, называемый 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 конопли, который содержит инструкции по производству оливковой кислоты, соединения-предшественника ТГК или КБД. Они также дали им гены каннабиса, которые создали бы ферменты, которые могли бы превратить олеиновую кислоту в ТГК и КБД. Таким образом, в дополнение к обычной диете на основе галактозы, у дрожжей было все необходимое для удовлетворения потребностей команды.

«Вместе, пишет команда, эти результаты закладывают основу для крупномасштабного производства природных и синтетических каннабиноидов, которые могли бы улучшить фармакологические исследования этих соединений».

Каннабис содержит более 100 каннабиноиды разные, но большинство из них находятся в гораздо более низких концентрациях, чем CBD и THC, некоторые даже неизвестны, Поскольку растения производят очень небольшое количество редких веществ, их производство обходится дороже. Даже когда исследователи могут извлечь их, соединения часто заражены следами их наиболее распространенных родственников. Дрожжи могут производить более чистые версии этих каннабиноидов, которые приведут цены редких сортов к тому же уровню, что и самые популярные. «Это платформа для производства всех каннабиноидов, которые в настоящее время существуют в каннабисе, а также всех неестественных и не обнаруживаемых ни в одном организме», - говорит Кизлинг. Что делает некоторые из этих "неестественными"? Обычно растения конопли содержат в каннабиноидах химическое вещество, называемое гексановой кислотой (которую люди используют в качестве дешевой пищевой добавки). Когда команда Keasling добавила различные химические вещества в сладкую диету дрожжей, генно-инженерные микробы включили эти вещества вместо гексановой кислоты, в результате чего появились новые соединения, которых раньше не было.

ВСТАВЬТЕ КАННАБИНОИДЫ В СОБЫТИЕ

Чтобы обнаружить потенциальные медицинские применения, потребуется гораздо больше исследований - и ученые уже заняты изучением эффектов самых известных каннабиноидов.

Для того, чтобы найти реальные применения соединений, исследователи должны проверить, как каннабиноиды влияют на людей. Это проблема, что этот новый способ биосинтеза не может быть решен. «Независимо от того или КБР каннабиноидов, полученные из растения или синтетический, или если они приходят из дрожжей. Если конечный продукт еще запрещенное вещество, оно не приводит к увеличению доступности, «говорит Ясмин Hurd, директор наркологии Института Икан школы медицины Маунт Синай в Нью-Йорке, который не имеет участие в новом исследовании.

Г-н Кислинг согласен с тем, что, несмотря на смягчение законов штата, федеральные ограничения на тестирование на каннабис затрудняют исследования - «и до принятия закона нет пути решения этой проблемы. модифицированный ", говорит он. «Но этот метод может обеспечить некоторые из этих очень редких каннабиноидов, которые вы никогда не сможете извлечь из каннабиса, потому что они производятся в таких небольших количествах. И кто знает, один из них может быть лучше, чем КБР или ТГК ".

Растущая индустрия

Они способствуют или не отрываясь, дрожжи каннабиноиды, безусловно, имеют коммерческий эффект. Кислинг считает, что его метод может производить каннабиноиды или меньше, чем стоимость сельскохозяйственного производства марихуаны. Он основал компанию Demetrix лицензировать свою новую технологию Berkeley и развивать промышленное производство каннабиноидов. И у него есть много конкуренции. В прошлом году Librede и Гингко BioWorks биотехнологические стартапы объявили соответственно патент на производство КБР из дрожжей и партнерства в несколько миллионов долларов с компанией каннабис Cronos Group. Джефф Übersax генеральный директор Demetrix, считает, что около 15 20 в другие компании конкурируют за трансформации дрожжевых клеток в небольших фабриках каннабиноидов.

Цель это исследование должен был найти способ производства каннабиноидов "независимо от культуры каннабиса"; другими словами, пожинайте плоды, не нуждаясь в растении. В этом есть большое преимущество: каннабиноиды, используемые в настоящее время для рецептурных лекарств, таких как Epidiolex, получают непосредственно из растения, где их в действительности не существует в очень высоких концентрациях. Если то же самое соединение может быть произведено искусственно, его будет гораздо легче масштабировать для изготовления рецептурных лекарств.

Ключевые слова: ДНКbièreбиотехнологиягенетическийпоиск