Descoberta abre caminho para drogas caseira, chamada de prompts para regulamento

25 05 2015

Fãs do caseira cerveja e quintal destilarias já sabem como empregar fermento para converter açúcar em álcool. Mas uma equipe de pesquisadores liderados por UC Berkeley bioengineers tem ido muito mais longe, completando os principais passos necessários para transformar uma fábrica microbiana para produzir morfina alimentados com açúcar fermento e potencialmente outras drogas, incluindo antibióticos e terapêutica anti-câncer.

 

Nova pesquisa pode em breve tornar crescentes campos de papoula desnecessários quando se trata de produção de opiáceos e potencialmente outras drogas, como os antibióticos. Uma equipe liderada por UC Berkeley bioengineers concluiu etapas-chave que permitirão a levedura converter açúcar em produtos farmacêuticos.

Na última década, um punhado de laboratórios de biologia sintética têm trabalhado em replicar em micróbios um complexo, 15-via química de passo na planta papoula para permitir a produção de drogas terapêuticas. Equipes de pesquisa independente recriaram diferentes seções da droga a papoula caminho usando E. Coli ou leveduras, Mas o que lhe faltava até agora foram os últimos passos que permitiriam a um único organismo realizar a tarefa do início ao fim.

Em um novo estudo que aparecem hoje (Segunda-feira, Maio 18) na publicação avançada on-line da revista Natureza química biologia, UC Berkeley bioengineer John Dueber uniram-se com o microbiologista Vincent Martin em Universidade de Concordia em Montreal, para superar esse obstáculo, replicando os primeiros passos na via em uma engenharia cepa de levedura. Eles foram capazes de sintetizar reticuline, um composto de papoula, de tirosina, um derivado da glicose.

"O que você realmente quer fazer numa perspectiva de fermentação é ser capaz de alimentar a glicose levedura, que é uma fonte de açúcar mais barato, e que o fermento faça todas as etapas químicas necessárias a jusante para fazer seu drogas de alvo terapêuticas,"disse Dueber, investigador principal do estudo e professor assistente de bioengenharia. "Com nosso estudo, todas as etapas foram descritas, e agora é uma questão de vinculá-los juntos e intensificação do processo. Não é um desafio trivial, Mas é possível."

 

Pavimentando o caminho de plantas para micróbios

As qualidades que fazem o percurso de papoila planta tão desafiador são os mesmos que o tornam um alvo atraente para a investigação. É complexo, Mas é a base sobre a qual os pesquisadores podem construir novas terapêuticas. Alcalóides de Benzylisoquinoline, ou BIAs, são a classe de compostos bioativos altamente encontrado em papoula, e aquela família inclui alguns 2,500 moléculas isoladas de plantas.

 

À direita são células de levedura, produzindo o betaxanthin de pigmento de beterraba amarela, que pesquisadores da Universidade de Berkeley usaram para rapidamente identificar enzimas-chave na produção de alcalóides de benzylisoquinoline (Viés), os metabolitos na planta de papoula que poderia levar a morfina, antibióticos e outros fármacos. (Foto por William DeLoache)

Talvez a mais conhecida trilha na via de BIA é aquele que leva para os opiáceos, como a codeína, morfina e tebaína, um precursor de oxicodona e hydrocodone. Todos são substâncias controladas. Mas diferentes trilhas conduzirá a papaverina antiespasmódica ou o antibiótico precursor dihydrosanguinarine.

"As plantas têm ciclos de crescimento lento, por isso é difícil explorar plenamente todos os possíveis produtos químicos que podem ser feitos de via BIA pela engenharia genética a papoula,"disse o autor William DeLoache estudo, UC Berkeley doutorado. estudante em Bioengenharia. "Movendo-se a caminho de BIA para micróbios dramaticamente reduz o custo de descoberta de drogas. Podemos facilmente manipular e ajustar o DNA da levedura e testar rapidamente os resultados."

Os pesquisadores descobriram que, por uma enzima de beterraba que naturalmente é usada na produção de seus pigmentos vibrantes de redefinição de objetivos, Eles poderiam persuadir o fermento para converter a tirosina, um aminoácido facilmente derivado de glicose, em dopamina.

Com a ajuda do laboratório da Vincent Martin do Universidade de Concordia, os pesquisadores foram capazes de reconstituir o percurso completo sete-enzima tirosina para reticuline no fermento.

"Chegar ao reticuline é crítico porque de lá, as etapas moleculares que produzem codeína e morfina de reticuline já foram descritas em levedura,"disse Martin, um professor de engenharia e genómica microbiana. "Também, reticuline é um hub molecular na via da BIA. A partir daí, podemos explorar muitos caminhos diferentes para outras drogas potenciais, Não apenas os opiáceos."

 

Bandeira vermelha para reguladores

Os autores do estudo observou que a descoberta dramaticamente acelera o relógio para quando homebrewing drogas podem se tornar uma realidade, e eles estão pedindo os reguladores e os agentes da lei a prestar atenção.

"Estamos provavelmente vendo um cronograma de um par de anos, Não uma década ou mais, Quando alimentados com açúcar fermento poderia produzir uma substância controlada,"disse Dueber. "A hora é agora para pensar políticas abordar esta área de investigação. O campo está surpreendentemente rápido, e temos de estar sempre na frente para que possamos reduzir o potencial de abuso."

Em um comentário para ser publicado em Natureza e cronometrado com a publicação deste estudo, analistas políticos pedem urgente regulamento desta nova tecnologia. Eles destacam os muitos benefícios deste trabalho, Mas eles também apontam que "os indivíduos com acesso para a cepa de levedura e habilidades básicas em fermentação seria capazes de crescer o fermento usando o equivalente de um kit homebrew."

Eles recomendam restringindo cepas de leveduras projetado para instalações de licenciados e pesquisadores autorizados, constatando que seria difícil de detectar e controlar o transporte ilícito de tais cepas.

Enquanto tais controles podem ajudar, Dueber disse, "Uma preocupação adicional é que, quando o conhecimento de como criar uma estirpe produtora de ópio é lá fora, alguém treinado em biologia molecular básica poderia teoricamente construí-lo."

Outro alvo para regulamento seria empresas que sintetizam e vendem seqüências de DNA. "Restrições já estão em vigor para seqüências amarrado a organismos patogénicos, como varíola,"disse DeLoache. "Mas talvez seja hora de que olharmos também para seqüências para a produção de substâncias controladas."

Outros co-autores deste estudo são Zachary Russ e Andrew Gonzales da departamento de bioengenharia UC Berkeley, e Lauren Narcross do departamento de biologia da Universidade Concordia.

 

Por Sarah Yang

 

 

Newscenter.berkeley.edu [en línea] Berkeley, CA (ESTADONewsCenter.Berkeley.edunewscenter.berkeley.edu, 25 de mayo de 2015 [Ref. 18 em maio de 2015] Disponible en Internet:http://NewsCenter.Berkeley.edu/2015/05/18/Brewing-Opioids-Scientists-urge-Regulation/


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