Группа учёных из Стэнфордского университета под руководством профессора биоинженерии Кристины Смолк (на фото вторая слева) давно ведёт генетические эксперименты с дрожжами. Недавно им удалось совершить серьёзное открытие. С помощью ряда генетических модификаций они получили тип дрожжей, которые перерабатывают сахар в гидрокодон.
Гидрокодон (викодин) — полусинтетический опиат, получаемый из природных опиатов кодеина или тебаина. Это эффективное наркотическое обезболивающее лекарство, оборот которого на территории РФ, кстати, запрещён.
Хотя в РФ викодин под запретом, но трудно переоценить научное значение этого открытия. По данным Всемирной организации здравоохранения, 5,5 миллиардов людей в мире не имеют или почти не имеют доступа к обезболивающим препаратам. Созданные в Стэнфорде дрожжи способны производить гидрокодон за три-пять дней.
Сейчас для изготовления таких обезболивающих требуется длительная процедура: сначала опиумный мак выращивают на отдельных фермах, получивших разрешение у правительства. Затем его собирают, обрабатывают и отправляют на фармацевтические заводы в США, где происходит очистка и изготовление лекарства.
Дрожжи значительно упрощают этот процесс, так что обезболивающие препараты, теоретически, станут дешевле и доступнее даже в бедных странах.
Перед изготовлением опиатов научная группа Кристины Смолк создала генетически модифицированные дрожжи, которые вырабатывали противомалярийное лекарство артемизинин. Тот успешный опыт и доказал возможность изготовления и других препаратов аналогичным способом.
«Когда мы начинали работу десять лет назад, многие эксперты считали невозможным создание дрожжей, которые заменяют весь процесс от фермы до производства», — говорит профессор Смолк. Однако удалось доказать, что это все-таки реально. Правда, пока выдача препарата исключительно мала: для получения одной дозы обезболивающего требуется аж 16 650 литров генетически модифицированных дрожжей. Но главное, что эксперимент доказал теоретическую возможность такого процесса.
Генетически модифицированные дрожжи содержат 23 посторонних гена от пяти организмов, изображенных на иллюстрации (сверху вниз): калифорнийский мак, крыса, коптис, бактерия и опиумный мак.
Фрагменты ДНК этих организмов вводили в клетки дрожжей. С их помощью клетки могли произвести все ферменты, необходимые для превращения сахара в гидрокодон, который блокирует болевые рецепторы в мозге.
«Ферменты производят и разрушают молекулы, — говорит Стефани Галани (Stephanie Galanie), аспирант Стэнфорда и участник научной группы Смолк. — Это боевые герои биологии».
Многие растения, в том числе опиумный мак, производят молекулу S-ретикулин — прекурсор для активных ингридиентов, которые имеют обезболивающие свойства. В опиумном маке S-ретикулин естественным образом изменяется на зеркальный вариант R-ретикулин. Научная группа профессора Смолк нашла фермент, который осуществляет обратную реконфигурацию ретикулина.
S-ретикулин и R-ретикулин
После реконфигурации ретикулина за дело берутся другие ферменты, в том числе шесть ферментов от крысы, чтобы завершить изготовление нужной молекулы.
Во время экспериментального тестирования было организовано две производственные линии. На одной производился тебаин, который можно использовать для изготовления обезболивающих препаратов. На другой — гидрокодон.
«Это только начало, — говорит Смолк. — Разработанную нами технику для обезболивающих опиатов можно адаптировать, чтобы производить многие лекарства на растительной основе для борьбы с раком, инфекционными заболеваниями и хроническими болезнями, такими как высокое артериальное давление и артрит».
Научная статья «Полный биосинтез опиоидов в дрожжах» (“Complete biosynthesis of opioids in yeast”) опубликована 14 августа 2015 года в журнале Science.
Комментарии (35)
ToSHiC
15.08.2015 01:15+3В Китае (да и вообще, в Азии) уже был дешёвый опиум одно время. Теперь вот на обороте карточки, которую надо заполнять при въезде в Сингапур, написано, что ввоз наркотиков карается смертной казнью:
BupycNet
15.08.2015 02:11+3Если так дальше пойдет, то через несколько десятков лет не удивлюсь если будут специальные генномодифицированные люди-барыги, которые смогут создавать в процессе жизнедеятельности наркотики. Им не нужно будет привозить наркотики с собой — они всегда смогут его сделать.
Ну а если ближе к реальности — вместо наркотиков будут перевозить дрожжи.
vxsw
15.08.2015 12:50+1Если ближе к реальности, через несколько десятков лет все цивилизованные люди будут в той или иной степени генномодифицированы:). И не только генно. И дрожжи эти вместе с их продукцией будут по крайней мере в цивилизованных странах полностью легальны.
batja84
15.08.2015 14:05+3Если объективно, то любой ребёнок является генной модификацией своих родителей. По сути мы все генномодифицированы, только не врачами, а природой.
XaosSintez
15.08.2015 06:16+1Азимов, серия «Позитронные роботы». Там вся планета питалась с дрожжевых ферм
ncix
15.08.2015 12:33>>Дрожжи значительно упрощают этот процесс, так что обезболивающие препараты, теоретически, станут дешевле и доступнее даже в бедных странах
Нет, это значит что фармацевтические компании будут иметь бОльшую маржу. Sad but true.
heathen
16.08.2015 18:04+2Ох, ну, мы же разумные люди. Не стоит считать всех богатых людей исчадиями ада. Если разработка будет стоить дешевле, то и результат — тоже. Это закон рынка.
madfly
17.08.2015 13:58-1Это только если к технологиям получат доступ бессовестные китайцы. Иначе, при ограниченном числе игроков, более вероятен вариант сговора с целью удержания высокой цены. Обоснуют чем-нибудь типа уникальностью технологического процесса, требующего дорогостоящей стадии очистки препарата и т.п.
ncix
24.08.2015 15:27>>Не стоит считать всех богатых людей исчадиями ада
Отнюдь. Это просто бизнес, ничего личного.
Iceg
15.08.2015 14:40+1>>Дрожжи значительно упрощают этот процесс, так что обезболивающие препараты, теоретически, станут дешевле и доступнее даже в бедных странах
Не знаю, сколько там стоит «традиционный» викодин, но при выходе одной дозы с 16 кубометров (!), цена на неё будет не меньше нескольких тысяч долларов — если прикинуть относительно других препаратов, у которых даже с одного кубометра выходит на порядки больше лекарства.demitsuri
15.08.2015 19:11+1С антибиотиками тоже сначала была похожая история.
Iceg
15.08.2015 19:27+1Во-первых, сомнительна доступность антибиотиков в бедных странах. Во-вторых, пеницилин не был запатентован, на что рассчитывать в наше время не приходится.
vxsw
16.08.2015 01:02+3Как минимум в Индии антибиотики стали настолько доступны, что ими массово злоупотребляет малограмотное население и это создает проблемы из-за появления суперустойчивых бактерий.
На патенты в тех краях тоже ложили большой и шестиглавый.
PerlPower
15.08.2015 16:56Странно, что для одной дозы, какой бы большой она не была, требуется ТАКАЯ масса дрожжей. Как будто бы они не способны синтезировать конечное вещество за один проход.
click0
15.08.2015 18:23+1Посмотрев на женский коллектив на фото, сразу вспомнились «Хроники лаборатории».
Jeditobe
Это описание эпизода из 7 серии Мистер Робот
grokinn
Тоже сразу о нем подумал, только там дрожжи вырабатывали каннабиоиды, чувствую эта дрожжевая тема может стать тенденцией:)
domix32
Кажется уже. Кто-то не так давно гнал каннабиоиды в дрожжах