Découverte ouvre la voie pour les médicaments homebrewed, appel des invites pour règlement

25 05 2015

Fans de distilleries de bière et de basse-cour homebrewed savent déjà comment employer la levure pour convertir le sucre en alcool. Mais une équipe de chercheurs dirigée par UC Berkeley bioingénieurs est allé plus loin en effectuant les étapes clés nécessaires pour transformer la levure sucre nourri dans une usine microbienne pour la production de morphine et potentiellement d'autres médicaments, y compris les antibiotiques et les produits thérapeutiques contre le cancer.

 

Nouvelles recherches pourraient rendre bientôt le croissant de champs de pavot à opium inutile en ce qui concerne la production d'opiacés et potentiellement d'autres drogues, tels que les antibiotiques. Une équipe dirigée par UC Berkeley bioingénieurs a complété les étapes clés qui permettront de levure convertir le sucre dans les produits pharmaceutiques.

Ces dix dernières années, une poignée de laboratoires de biologie synthétique ont travaillé sur le reproduisant dans les microbes un complexe, 15-voie chimique d'étape dans la plante de pavot afin de permettre la production de médicaments thérapeutiques. Des équipes de recherche ont recréé indépendamment de différentes sections de drogue du coquelicot à l'aide de la voie E. coli ou la levure, mais ce qui était porté disparu jusqu'à présent ont été les dernières étapes qui permettraient à un seul organisme d'exécuter la tâche de bout en bout.

Dans une nouvelle étude qui apparaissent aujourd'hui (Lundi, Mai 18) dans la publication avancée en ligne du journal Nature Chemical Biology, UC Berkeley bioingénieur John Dueber s'associa avec le microbiologiste Vincent Martin à L'Université Concordia à Montréal, pour surmonter cet obstacle en reproduisant les premières étapes dans la voie dans une souche de levure modifiée. Ils ont réussi à synthétiser reticuline, un composé au pavot, de la tyrosine, un dérivé du glucose.

"Ce que vous voulez vraiment faire dans une perspective de fermentation est de pouvoir nourrir le glucose de levure, qui est une source de sucre bon marché, et ont la levure à faire toutes les étapes chimiques nécessaires en aval pour rendre votre médicament thérapeutique cible,"a déclaré Dueber, chercheur principal de l'étude et professeur assistant de bio-ingénierie. "Avec notre étude, toutes les étapes ont été décrites, et il s'agit maintenant de les relie et intensifier le processus de. Il n'est pas un défi trivial, « mais c'est faisable ».

 

Ouvrant le chemin à partir de plantes aux microbes

Les qualités qui font de la voie de la plante de pavot tellement difficile sont les mêmes que ceux qui la rendent telle une cible attractive pour la recherche. C'est complexe, mais c'est le fondement sur lesquels les chercheurs peuvent élaborer des nouvelles thérapeutiques. Alcaloïdes benzylisoquinolines, ou de partialité, sont de la classe de composés hautement bioactifs présents dans le coquelicot, et que la famille comprend certains 2,500 molécules isolées de plantes.

 

Sur la droite sont des cellules de levure produisant la betterave jaune pigment betaxanthin, les chercheurs de l'Université de Berkeley utilisé pour identifier rapidement les principales enzymes dans la production d'alcaloïdes benzylisoquinolines (Biais), les métabolites dans la plante de pavot qui pourrait conduire à la morphine, antibiotiques et autres produits pharmaceutiques. (Photo par William DeLoache)

Le sentier le plus connu dans la voie de la BIA est peut-être celle qui conduit aux opiacés, comme la codéine, la morphine et la thébaïne, un précurseur de l'oxycodone et hydrocodone. Tous sont des substances contrôlées. Mais différents sentiers conduira à la papavérine antispasmodique ou à la dihydrosanguinarine de précurseur aux antibiotiques.

« Les plantes ont des cycles de croissance lente, Il est donc difficile d'examiner en détail tous les produits chimiques possibles qui peuvent être faites par la voie de la BIA par génie génétique le coquelicot,"dit l'auteur principal de l'étude William DeLoache, Docteur UC Berkeley. étudiant en génie biologique. "Passer la voie de la BIA à microbes considérablement réduit le coût de la découverte de médicaments. Nous pouvons facilement manipuler et régler l'ADN de la levure et tester rapidement les résultats. »

Les chercheurs ont constaté que de recibler une enzyme de betteraves qui est naturellement utilisée dans la production de leurs pigments vibrants, ils pourraient amadouer levure pour convertir la tyrosine, un acide aminé facilement dérivé du glucose, en dopamine.

Avec l'aide du laboratoire de Vincent Martin l'Université Concordia, les chercheurs ont pu reconstituer le chemin complet sept-enzyme de tyrosine de reticuline chez la levure.

"Il est essentiel de se rendre à reticuline parce que de là, les étapes moléculaires qui produisent la codéine et la morphine de reticuline ont déjà été décrites chez la levure,« a déclaré Martin, un professeur de génie et de la génomique microbienne. "Aussi, reticuline est un concentrateur moléculaire dans la voie de la BIA. A partir de là, Nous pouvons explorer plusieurs voies différentes à d'autres médicaments potentiels, opiacés pas justes. »

 

Drapeau rouge pour les régulateurs

Les auteurs de l'étude ont noté que la découverte accélère considérablement l'horloge pour quelle drogue brassage amateur pourrait devenir une réalité, et ils réclament des régulateurs et des représentants de la Loi d'accorder une attention.

« Nous sommes probablement recherche dans un délai de deux ans, pas une décennie ou plus, quelle levure sucre nourris pourrait produire sûrement une substance contrôlée,"a déclaré Dueber. "Le temps est maintenant à réfléchir sur les stratégies pour aborder ce domaine de recherche. Le domaine se déplace étonnamment rapide, « et nous devons être dehors en face afin que nous pouvons atténuer les risques d'abus ».

Dans un commentaire à paraître en Nature et chronométré avec la publication de cette étude, analystes de politiques réclament un règlement urgent de cette nouvelle technologie. Elles mettent en évidence les nombreux avantages de ce travail, mais ils soulignent aussi que les « personnes qui ont accès à la souche de levure et les compétences de base en fermentation serait capables de pousser la levure à l'aide de l'équivalent d'un kit de homebrew ».

Ils recommandent restreignant les souches de levures ingénierie d'installations autorisées, ainsi qu'aux chercheurs autorisés, Notant qu'il serait difficile de détecter et de contrôler le transport illicite de ces souches.

Alors que ces contrôles peuvent aider, Dueber dit, "Un autre sujet de préoccupation est qu'une fois que la connaissance de la création d'une souche productrice opiacé est là-bas, quelqu'un at-il une formation en biologie moléculaire fondamentale pourrait théoriquement le construire."

Une autre cible de règlement seraient les entreprises qui synthétisent et vendent des séquences d'ADN. « Restrictions sont déjà en place pour les séquences liés aux germes pathogènes, comme la variole,"a déclaré DeLoache. « Mais il serait peut-être temps que nous regardons également de séquences pour la production des substances réglementées ».

Autres co-auteurs de cette étude sont Zachary Russ et Andrew Gonzales de le département de génie biologique Université de Berkeley, et Lauren Narcross du département de biologie de l'Université Concordia.

 

Par Sarah Yang

 

 

Newscenter.berkeley.edu [en línea] Berkeley, CA (USA): NewsCenter.Berkeley.edu, 25 de mayo de 2015 [Réf. 18en mai dee 2015] Disponible sur Internet:http://NewsCenter.Berkeley.edu/2015/05/18/Brewing-Opioids-Scientists-urge-Regulation/


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