Scoperta spiana la strada per homebrewed farmaci, chiamata prompt per regolamento

25 05 2015

I tifosi di distillerie di birra e cortile homebrewed già sanno assumere lievito per convertire lo zucchero in alcool. Ma un team di ricerca guidato da UC Berkeley bioingegneri sono andato molto ulteriore completando i passaggi principali necessari per trasformare il lievito zucchero-ha alimentato in una fabbrica microbica per produrre morfina e potenzialmente altri farmaci, compresi gli antibiotici e le terapie anti-cancro.

 

Nuova ricerca potrebbe presto rendere crescenti campi di papavero da oppio inutili quando si tratta di produzione di oppiacei e, potenzialmente, altri farmaci, quali antibiotici. Un team guidato da UC Berkeley bioingegneri ha completato i passaggi chiavi che permetteranno di lievito convertire lo zucchero in prodotti farmaceutici.

Nell'ultimo decennio, una manciata di laboratori di biologia sintetica hanno lavorato su replica a microbi di un complesso, 15-via chimica passo nello stabilimento di papavero per la produzione di farmaci terapeutici. Gruppi di ricerca hanno ricreato autonomamente diverse sezioni della droga di papavero percorso utilizzando E. coli o del lievito, ma ciò che era scomparso fino ad ora sono stati i passi finali che permetterebbero un singolo organismo svolgere le attività dall'inizio alla fine.

In un nuovo studio che appare oggi (Lunedì, Maggio 18) nella pubblicazione della rivista online avanzata Nature Chemical Biology, UC Berkeley bioingegnere John Dueber teamed in su con il microbiologo Vincent Martin presso Concordia University a Montreal, per superare questo ostacolo replicando i primi passi nella via in un ceppo ingegnerizzato di lievito. Essi erano in grado di sintetizzare reticuline, un composto di papavero, da tirosina, un derivato del glucosio.

"Che cosa si vuole veramente fare da una prospettiva di fermentazione deve essere in grado di alimentare il glucosio di lievito, che è una fonte di zucchero a buon mercato, e hanno il lievito faccio tutti i passaggi chimici per rendere il vostro farmaco terapeutico destinazione necessaria a valle,"ha detto Dueber, ricercatore principale dello studio e assistente professore di Bioingegneria. "Con il nostro studio, sono stati descritti tutti i passaggi, e ora è una questione di collegarle insieme e aumentare in proporzione il processo. Non è una banale sfida, ma è fattibile."

 

Aprendo il percorso da piante di microbi

Le qualità che rendono il pathway di papavero pianta così impegnativo sono gli stessi che rendono tale un obiettivo attraente per la ricerca. È complesso, ma è il fondamento su cui i ricercatori possono costruire nuove terapie. Alcaloidi Benzylisoquinoline, o BIAs, sono la classe di composti altamente bioattive trovato nel papavero, e che la famiglia comprende alcune 2,500 molecole isolate da piante.

 

Sulla destra sono cellule di lievito producono la barbabietola gialla pigmento betaxanthin, che i ricercatori di Berkeley UC utilizzato per identificare rapidamente enzimi chiave nella produzione di alcaloidi benzylisoquinoline (BIAs), i metaboliti nella pianta papavero che potrebbe portare alla morfina, antibiotici e altri farmaci. (Foto di William DeLoache)

Forse il sentiero più noto nella via BIA è quella che porta agli oppiacei, come la codeina, morfina e tebaina, un precursore di ossicodone e hydrocodone. Tutti sono sostanze controllate. Ma diversi sentieri porterà la papaverina antispasmodica o il precursore di antibiotico Diidrosanguinarina.

"Le piante hanno cicli di crescita lenta, quindi è difficile da esplorare completamente tutte le sostanze chimiche possibili che possono essere fatti da via del BIA di ingegneria geneticamente il papavero,"ha detto l'autore William DeLoache studio, UC Berkeley dottorato di ricerca. studente in Bioingegneria. "Trasferirsi via del BIA microbi drasticamente riduce il costo di scoperta della droga. Possiamo facilmente manipolare e sintonizzare il DNA del lievito e rapidamente i risultati della prova."

I ricercatori hanno trovato che di riuso di un enzima da barbabietole che naturalmente è utilizzato nella produzione dei loro pigmenti vibrante, essi potrebbero convincere lievito per convertire la tirosina, un aminoacido prontamente derivato dal glucosio, in dopamina.

Con l'aiuto del laboratorio di Vincent Martin di Concordia University, i ricercatori sono stati in grado di ricostituire il percorso completo sette-enzima da tirosina a reticuline nel lievito.

"Arrivare a reticuline è critico perché da lì, i passaggi molecolari che producono codeina e morfina da reticuline sono già stati descritti nel lievito,", ha detto Martin, un professore di ingegneria e di genomica microbica. "Anche, reticuline è un hub molecolare della via di BIA. Da lì, Siamo in grado di esplorare molti percorsi diversi per altri potenziali farmaci, non soli oppiacei."

 

Bandiera rossa per regolatori

Gli autori dello studio ha osservato che la scoperta accelera drammaticamente l'orologio per quando homebrewing farmaci potrebbero diventare realtà, e stanno chiamando per regolatori e funzionari di polizia di prestare attenzione.

"Stiamo probabilmente guardando una sequenza temporale di un paio di anni, un decennio o più, quando alimentato da zucchero lievito attendibilmente potrebbe produrre una sostanza controllata,"ha detto Dueber. "Il tempo è ora di pensare a politiche per affrontare questa area di ricerca. Il campo si sta muovendo sorprendentemente veloce, e noi dobbiamo essere fuori nella parte anteriore, così che noi possiamo attenuare il potenziale di abuso."

In un commento da pubblicare nel Natura e temporizzata con la pubblicazione di questo studio, gli analisti di politica chiamano urgente regolamento di questa nuova tecnologia. Mettono in evidenza i molti benefici di questo lavoro, ma sottolineano anche che "gli individui con accesso al ceppo di lievito e competenze di base in fermentazione sarebbe in grado di crescere il lievito usando l'equivalente di un kit di homebrew".

Si consiglia di limitare i ceppi di lievito ingegnerizzato alle strutture autorizzate e ai ricercatori autorizzati, notando che sarebbe difficile da rilevare e controllare il trasporto illecito di tali ceppi.

Mentre tali controlli possono aiutare, Dueber detto, "Un'ulteriore preoccupazione è che una volta la conoscenza di come creare un ceppo di produzione di oppiacei è là fuori, qualcuno addestrato nella biologia molecolare potrebbe teoricamente costruirlo."

Un altro obiettivo per regolamento sarebbe la società che sintetizzano e vendere le sequenze di DNA. "Restrizioni sono già in atto per sequenze legato ad organismi patogeni, come vaiolo,"ha detto DeLoache. "Ma forse è tempo che guardiamo anche sequenze per la produzione di sostanze controllate".

Altri co-autori di questo studio sono Zachary Russ e Andrew Gonzales di dipartimento di Bioingegneria UC Berkeley, e Lauren Narcross del dipartimento di biologia dell'Università di Concordia.

 

Da Sarah Yang

 

 

Newscenter.berkeley.edu [en línea] Berkeley, CA (STATI Newscenter.Berkeley.eduenter.berkeley.edu, 25 de mayo de 2015 [Ref. 18 nel maggio del 2015] Disponibile su Internet:http://Newscenter.Berkeley.edu/2015/05/18/Brewing-opioids-Scientists-urge-Regulation/


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