Marijuana: drojdie modificată genetic utilizată pentru a produce THCA și CBDA

Una dintre cele mai mari obstacole în a atrage oamenii la bord cu marijuana medicală este faptul că unii oameni nu-i plac marijuana. Chiar și în condițiile în care legalizarea devine larg răspândită, buruienile au un drum lung de parcurs înainte de a-și împrăștia pe deplin reputația. Între timp, constatările unui a Natură studiul publicat miercuri ar putea ajuta la obtinerea de marijuana folositoare oamenilor care sunt ingroziti de trecutul sau. Prin hacking biologia de drojdie, oamenii de stiinta au gasit o modalitate de a face ingrediente active de marijuana fără planta de marijuana.

Studiul, condus de doctorul Jay Keasling, doctor în științe chimice din cadrul Universității din California, Berkeley, arată că drojdia poate fi modificată genetic pentru a produce canabinoide majore, compușii chimici găsiți în marijuana.

Cele mai cunoscute canabinoide sunt THC, cunoscute pentru capacitatea sa de a face pe oameni mari, si CBD (cannabidiol), asociata cu scutirea de durere si anxietate. Acești compuși, precum și zecile de alți canabinoizi cunoscuți în plantă, par să joace roluri diferite în beneficiile terapeutice ale marijuanei medicale. Keasling și colegii săi arată că drojdia poate fi utilizată pentru a produce THCA (acidul Δ9-tetrahidrocanabinolic) și CBDA (acidul cannabidiolic), precursorii chimici ai THC și CBD.

Această tehnică nu este nimic nou: drojdia modificată genetic a fost modificată anterior pentru a produce hamei pentru a imprima aroma berii, albusurile de ou sintetice și chiar substanțele chimice pentru a aroma ciocolată. Tehnicile de modificare genetică, cum ar fi CRISPR / Cas9, pot fi utilizate pentru a ataca procesele obișnuite ale drojdiei pentru producerea compușilor, permițând oamenilor de știință să introducă o genă dintr-un organism diferit - care poartă instrucțiunile pentru fabricarea unei substanțe chimice diferite - în genomul drojdii. Pe măsură ce celulele de drojdie își continuă viața ca de obicei, produc substanțele chimice dorite, pe care oamenii de știință le pot acumula.

În acest caz, echipa și-a dat drojdia a Canabisul care generează instrucțiuni pentru producerea acidului olivetolic, un compus precursor pentru THC sau CBD. Și ei le-au dat Canabisul genele care ar crea enzimele care ar putea transforma de fapt acidul olivetolic în THC și CBD. Și astfel, împreună cu o dietă constantă de galactoză simplă de zahăr, drojdia avea tot ce aveau nevoie pentru a face oferta echipei.

"Impreuna, echipa scrie, aceste rezultate stau la baza productiei pe scara larga a cannabinoidelor naturale si sintetice, care ar putea imbunatati cercetarea farmacologica a acestor compusi".

Scopul acestui studiu a fost de a afla cum să producă canabinoide "independente de cultivarea canabisului"; cu alte cuvinte, să profite de beneficiile marijuanei fără a avea nevoie de plante. Există un mare avantaj în acest sens: Canabinoizii utilizați în prezent pentru medicamentele eliberate pe bază de rețetă (cum ar fi medicamentul anti-convulsii pe bază de CBD Epidiolex) provin direct din plantă, unde acestea nu există, de fapt, în concentrații foarte mari. În cazul în care același compus poate fi produs artificial, va fi mult mai ușor să se scalde pentru a face medicamente prescrise.

Și, bineînțeles, pentru publicul conservator de buruieni, este mult mai ușor să luați o pastilă care conține compuși de marijuana decât să utilizați chiar marijuana. În același mod în care opioidele derivate din macul de opium, cum ar fi codeina și morfina, sunt utilizate în mod obișnuit ca medicamente, dar acum este tabu pentru a obține o mare însuși pe macul de opiu, ușa este acum deschisă pentru ca substanțele CBD și THC să existe și să fie produse, de la planta neînțeleasă de unde provin, în primul rând.

Abstract:

Cannabis sativa L. a fost cultivat și utilizat pe tot globul pentru proprietățile sale medicinale de milenii. Unele canabinoide, elementele constitutive ale Canabisul, iar analogii lor au fost investigați pe larg pentru potențialele lor aplicații medicale. Anumite formulări canabinoide au fost aprobate ca medicamente eliberate pe bază de prescripție medicală în mai multe țări pentru tratamentul unei serii de afecțiuni umane. Cu toate acestea, studiul și utilizarea medicamentoasă a canabinoizilor a fost împiedicată de planificarea legală a Canabisul, abundențele scăzute în planta a aproape tuturor zeci de canabinoide cunoscute și complexitatea lor structurală, care limitează sinteza chimică în vrac. Aici raportăm biosinteza completă a canabinoizilor majori acid cannabigerolic, acid A9-tetrahidrocanabinolic, acid cannabidiolic, acid A9-tetrahidrocanabivarinic și acid canabidivarinic în Saccharomyces cerevisiae, din galactoza de zahăr simplă. Pentru a realiza acest lucru, am conceput calea mevalonată nativă pentru a furniza un flux ridicat de pirofosfat de geranil și a introdus o cale biosintetică hexanoil-CoA derivată din heterolog, derivată din mai multe organisme. Am introdus, de asemenea, Canabisul genele care codifică enzimele implicate în biosinteza acidului olivetolic, precum și gena pentru o enzimă nedescoperită anterior cu activitate geranil pirofosfat: olivetolat de geraniltransferază și cu gene pentru sintazele canabinoide corespunzătoare. Mai mult, am stabilit o abordare biosintetică care a exploatat promiscuitatea mai multor gene de cale pentru a produce analogi canabinoizi. Hrănirea acizilor grași diferiți cu tulpinile noastre modificate a produs analogi canabinoizi cu modificări în partea din moleculă care este cunoscută că modifică afinitatea și potența de legare a receptorului. De asemenea, am demonstrat că sistemul nostru biologic ar putea fi completat de o chimie simplă simplă pentru a extinde spațiul chimic accesibil. Lucrarea noastră prezintă o platformă pentru producerea canabinoidelor naturale și nenaturale care vor permite studiul mai riguros al acestor compuși și ar putea fi utilizate în dezvoltarea de tratamente pentru o varietate de probleme de sănătate umană.