מריחואנה: שמרים מהונדסים גנטית משמש לייצור THCA ו CBDA

אחד המכשולים הגדולים ביותר להגיע אנשים על הלוח עם מריחואנה רפואית היא כי כמה אנשים לא אוהב מריחואנה. גם כאשר לגליזציה הופכת נפוצה, עשב יש דרך ארוכה ללכת לפני זה לגמרי שופך את המוניטין הרע שלה. בינתיים, ממצאי א הטבע מחקר שפורסם ביום רביעי יכול לעזור להפוך את מריחואנה שימושי לאנשים מי הם של העבר שלו. על ידי פריצה הביולוגיה של שמרים, מדענים מצאו דרך להפוך את החומרים הפעילים של מריחואנה ללא צמח המריחואנה.

המחקר, בראשות ג 'יי Keasling, Ph.D., אוניברסיטת קליפורניה, ברקלי הנדסה כימית פרופסור לביו-הנדסה, מראה כי שמרים יכולים להיות מהונדסים גנטית לייצר כמה קנבינואידים גדולים, תרכובות כימיות נמצא מריחואנה.

הקנבינואידים הידועים ביותר הם THC, הידועים ביכולתם לקבל אנשים גבוהים, ו- CBD (קנבידיול), הקשורים להקלה מכאב וחרדה. תרכובות אלה, ועשרות הקנבינואידים הידועים האחרים במפעל, מראים תפקידים שונים בהטבות הטיפוליות של מריחואנה רפואית. Keasling ועמיתיו מראים כי שמרים ניתן להשתמש כדי לייצר THCA (Δ9-tetrahydrocannabinolic חומצה) ו CBDA (חומצה cannabidiolic), מבשרי כימיים THC ו CBD.

טכניקה זו היא דבר חדש: שמרים מהונדסים גנטית בעבר שונה כדי לייצר כשות כדי להקנות טעם של בירה, חלבונים ביצה סינתטי, ואפילו כימיקלים כדי טעם שוקולד. טכניקות שינוי גנטי כמו CRISPR / Cas9 ניתן להשתמש כדי לחטוף את התהליכים הרגילים של שמרים לייצור תרכובות בכך שהוא מאפשר למדענים להכניס גן מאורגניזם אחר - נושאת את ההוראות להכנת כימיקל אחר - לתוך הגנום של השמרים. כמו תאים שמרים להמשיך את חייהם כרגיל, הם מייצרים את הכימיקל הרצוי, אשר המדענים יכולים לאסוף.

במקרה זה, הצוות נתן את השמרים שלהם א קנאביס גנים שנלקחו בהוראות להפקת חומצה אוליבטולית, תרכובת מבשר ל THC או CBD. הם גם נתנו להם קנאביס גנים שיצרו את האנזימים שיכולים להפוך חומצה אוליבטוולית לתוך THC ו CBD. וכך, יחד עם דיאטה קבועה של גלקטוז סוכר פשוט, השמרים היו כל מה שהם צריכים לעשות את הצעות הצוות.

"יחד", כותב הצוות, "התוצאות הללו היו הבסיס לייצור בקנה מידה גדול של קנבינואידים טבעיים וקנבינואידים, דבר שעשוי לשפר את המחקר הפרמקולוגי בתרכובות אלו".

מטרת המחקר הייתה להבין כיצד לייצר קנבינואידים "בלתי תלויים בטיפוח הקנביס"; במילים אחרות, כדי לקצור את היתרונות של מריחואנה ללא צורך במפעל. יש היפוך גדול לעשות זאת: קנבינואידים המשמשים כיום לתרופות מרשם (כמו תרופה אנטי-התקפיתית המבוססת על CBD) נגזרות ישירות מהצמח, שם הן אינן קיימות בריכוזים גבוהים במיוחד. אם התרכובת אותו ניתן לייצר באופן מלאכותי, זה יהיה הרבה יותר קל לבצע את הסולם כדי להפוך תרופות מרשם.

וכמובן, עבור הציבור השמרני, זה הרבה יותר קל לקחת גלולה המכילה תרכובות מריחואנה מאשר להשתמש במריחואנה עצמה. באותו אופן שבו אופיום מופק אופיואידים כמו קודאין ומורפיום משמשים בדרך כלל כסמים אבל זה עכשיו טאבו להגיע גבוה על אופיום פרגים עצמם, הדלת פתוחה כעת עבור כימיקלים כמו CBD ו THC להתקיים להיות מיוצר, רחוק מן הצמח הלא מובן שממנו באו מלכתחילה.

תקציר:

קנאביס סאטיבה L. כבר מעובד ומשמש ברחבי העולם עבור תכונות מרפא שלה במשך אלפי שנים. כמה קנבינואידים, מרכיבי ההיכר של קנאביס, ואת האנלוגים שלהם נחקרו באופן נרחב עבור יישומים רפואיים פוטנציאליים שלהם. ניסוחים קנבינואידים מסוימים אושרו כתרופות מרשם בכמה מדינות לטיפול במגוון מחלות אנושיות. עם זאת, המחקר ושימוש מרפא של קנבינואידים כבר הקשו על ידי תזמון משפטי של קנאביס, את השפל בשפע שפע של כמעט כל עשרות הקנבינואידים הידועים, המורכבות המבנית שלהם, אשר מגביל סינתזה כימית בתפזורת. כאן אנו מדווחים על ביוסינתזה מלאה של הקנבינואידים העיקריים חומצה קנאביגירולית, חומצה tΔrahydrocannabinolic, חומצה cannabidiolic, Δ9- tetrahydrocannabivarinic חומצה cannabidivarinic ב Saccharomyces cerevisiae, מתוך גלקטוז סוכר פשוט. כדי להשיג זאת, אנו הנדסה את נתיב mvalonate יליד כדי לספק השטף גבוה של pyrophosphate גרניל והציג heterologous, רב אורגניזם הנגזר hexanoyl-CoA ביוסינתטית מסלול. אנחנו גם הציג את קנאביס גנים לקודד את האנזימים המעורבים ביוסינתזה של חומצה אוליבטולית, כמו גם את הגן לאנזים שטרם התגלה עם geranylpyrophosphate: פעילות geranyltransferase olivetolate ואת הגנים עבור סינתזות קנבינואידים המקביל. יתר על כן, הקמנו גישה ביוסינתטית אשר רתמה את הפקרות של מספר מסלולים גנים לייצר אנלוגים קנבינואידים. האכלה של חומצות שומן שונות לזנים המהונדסים שלנו הניבה אנלוגים קנבינואידים עם שינויים בחלק של המולקולה שידוע כי היא משפיעה על זיקה לקולטן ועל עוצמה. הוכחנו גם כי המערכת הביולוגית שלנו יכול להיות משלים על ידי כימיה סינתטית פשוטה כדי להרחיב עוד יותר את שטח כימי נגיש. העבודה שלנו מהווה פלטפורמה לייצור קנבינואידים טבעיים ולא טבעיים, אשר תאפשר מחקר קפדני יותר של תרכובות אלה ויכול לשמש לפיתוח טיפולים עבור מגוון רחב של בעיות בריאות האדם.