Марихуана: генетически модифицированные дрожжи, используемые для производства THCA и CBDA

Одним из самых больших препятствий для привлечения людей на борт медицинской марихуаны является то, что некоторые люди не люблю марихуану, Несмотря на широкое распространение легализации, сорнякам еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем он полностью избавится от своей плохой репутации. Между тем, выводы Природа опубликованное в среду исследование может помочь сделать марихуану полезной для людей, которые с подозрением относятся к своему прошлому. Взломав биологию дрожжей, ученые нашли способ сделать активные ингредиенты марихуаны без марихуаны.

Исследование под руководством Джея Кизлинга, доктора философии, профессора химического машиностроения и биоинженерии Университета Беркли, показывает, что дрожжи могут быть генетически модифицированы для производства некоторых основных каннабиноидов, химических соединений, обнаруживаемых в марихуане.

Самыми известными каннабиноидами являются ТГК, известный своей способностью вызывать у людей повышенный уровень, и КБД (каннабидиол), связанные с облегчением боли и беспокойства. Эти соединения и десятки других известных каннабиноидов в растении, по-видимому, играют различные роли в терапевтической пользе медицинской марихуаны. Keasling и его коллеги показывают, что дрожжи могут использоваться для производства THCA (Δ9-тетрагидроканнабиноловой кислоты) и CBDA (каннабидиоловой кислоты), химических предшественников THC и CBD.

В этой технике нет ничего нового: генетически модифицированные дрожжи ранее были модифицированы для производства хмеля для придания аромата пива, синтетических яичных белков и даже химических веществ для придания аромата шоколаду. Методы генетической модификации, такие как CRISPR / Cas9, могут быть использованы для того, чтобы угнать обычные процессы дрожжей для получения соединений, позволяя ученым вставить ген из другого организма - с инструкциями по созданию другого химического вещества - в геном дрожжей. По мере того, как дрожжевые клетки продолжают свою обычную жизнь, они производят желаемое химическое вещество, которое затем могут собирать ученые.

В этом случае команда дала своим дрожжам конопля -производный ген, который несет инструкции по производству оливковой кислоты, соединения-предшественника ТГК или КБД. Они также дали им конопля гены, которые будут создавать ферменты, которые могут превратить оливковую кислоту в ТГК и КБР. Итак, вместе с устойчивой диетой из простой сахарной галактозы у дрожжей было все, что им нужно для выполнения команды команды.

«Вместе, - пишет команда, - эти результаты закладывают основу для крупномасштабного производства как натуральных, так и синтетических каннабиноидов, что может улучшить фармакологические исследования этих соединений».

Целью этого исследования было выяснить, как производить каннабиноиды «независимо от культивирования каннабиса»; другими словами, чтобы пожинать плоды марихуаны, не нуждаясь в растении. В этом есть большой плюс: каннабиноиды, используемые в настоящее время для отпускаемых по рецепту лекарств (например, противосудорожное средство Epidiolex на основе CBD), получены непосредственно из растения, где их в действительности не существует в очень высоких концентрациях. Если такое же соединение может быть получено искусственным путем, будет гораздо легче увеличить производство рецептурных лекарств.

И, конечно же, для консервативной общественности гораздо проще принять таблетку, содержащую соединения марихуаны, чем использовать саму марихуану. Точно так же, как опиоиды, полученные из опийного мака, такие как кодеин и морфин, обычно используются в качестве лекарств, но теперь запрещено табаковать самим опийным макам, теперь открыта дверь для существования и производства таких химических веществ, как КБД и ТГК. из неправильно понятого растения, с которого они пришли в первую очередь.

Аннотация:

Каннабис сатива L. выращивался и использовался во всем мире из-за его целебных свойств на протяжении тысячелетий. Некоторые каннабиноиды, отличительные черты конопля и их аналоги были тщательно исследованы на предмет их потенциального медицинского применения. Некоторые препараты каннабиноидов были одобрены в качестве рецептурных лекарств в нескольких странах для лечения ряда заболеваний человека. Тем не менее, изучение и использование каннабиноидов в медицинских целях затруднено из-за конопля низкое содержание в плантах почти всех десятков известных каннабиноидов и их структурная сложность, которая ограничивает объемный химический синтез. Здесь мы сообщаем о полном биосинтезе основных каннабиноидов каннабигероловой кислоты, Δ9-тетрагидроканнабиноловой кислоты, каннабидиоловой кислоты, Δ9-тетрагидроканнабивариновой кислоты и каннабидивариновой кислоты в Saccharomyces cerevisiae, из простой сахарной галактозы. Для достижения этой цели мы разработали нативный мевалонатный путь для обеспечения высокого потока геранил-пирофосфата и ввели гетерологичный биосинтетический путь гексаноил-КоА, полученный из нескольких организмов. Мы также представили конопля гены, которые кодируют ферменты, участвующие в биосинтезе оливковой кислоты, а также ген ранее не обнаруженного фермента с активностью геранилпирофосфат: оливитолат геранилтрансферазы и гены для соответствующих каннабиноидных синтаз. Кроме того, мы разработали биосинтетический подход, который использовал разнородность нескольких генов пути для получения аналогов каннабиноидов. Кормление различных жирных кислот нашими сконструированными штаммами позволило получить аналоги каннабиноидов с модификациями в той части молекулы, которая, как известно, изменяет аффинность и эффективность связывания с рецептором. Мы также продемонстрировали, что наша биологическая система может быть дополнена простой синтетической химией для дальнейшего расширения доступного химического пространства. Наша работа представляет собой платформу для производства природных и противоестественных каннабиноидов, которые позволят более тщательно изучить эти соединения и могут быть использованы при разработке методов лечения различных проблем со здоровьем человека.