Morphine Homebrewed: Pas de coquelicots requis

Morphine Homebrewed: Pas de coquelicots requis

Les amateurs de bière maison et de distilleries d'arrière-cour savent déjà comment employer la levure pour convertir le sucre en alcool.

Maintenant, les bio-ingénieurs sont allés beaucoup plus loin en accomplissant les étapes clés nécessaires pour transformer la levure nourrie au sucre en une usine microbienne pour produire de la morphine et potentiellement d'autres médicaments, y compris des antibiotiques et des traitements anticancéreux.

Au cours de la dernière décennie, une poignée de laboratoires de biologie synthétique ont travaillé à la réplication dans les microbes d'une voie chimique complexe 15-step dans la plante de pavot pour permettre la production de médicaments thérapeutiques.

Les équipes de recherche ont indépendamment recréé différentes sections de la voie de la drogue du pavot en utilisant E. coli ou de la levure, mais ce qui avait manqué jusqu'à présent étaient les étapes finales qui permettraient à un seul organisme d'accomplir la tâche du début à la fin.

Un Doable Défi

Une nouvelle étude publiée en ligne dans la revue Nature Biologie chimique montre comment les chercheurs ont réussi à surmonter cet obstacle en reproduisant les premières étapes de la voie dans une souche génétiquement de la levure. Ils étaient capables de synthétiser réticuline, un composé de pavot, de la tyrosine, un dérivé du glucose.

«Ce que vous voulez vraiment faire du point de vue de la fermentation, c'est de pouvoir nourrir le glucose de la levure, une source de sucre bon marché, et faire en sorte que la levure fasse toutes les étapes chimiques nécessaires pour devenir votre médicament thérapeutique cible». , chercheur principal de l'étude et professeur adjoint de bioingénierie à l'Université de Californie à Berkeley.

"Avec notre étude, toutes les étapes ont été décrites, et il s'agit maintenant de les relier entre elles et d'intensifier le processus. Ce n'est pas un défi trivial, mais c'est faisable. "


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Chemin des coquelicots

Les qualités qui rendent la voie de la culture du pavot si difficile sont les mêmes qui en font une cible attrayante pour la recherche.

C'est complexe, mais c'est la base sur laquelle les chercheurs peuvent construire de nouvelles thérapeutiques. Les alcaloïdes benzylisoquinoléines, ou AIB, sont la classe des composés hautement bioactifs présents dans le pavot, et cette famille comprend certaines molécules 2,500 isolées des plantes.

Peut-être que le sentier le plus connu dans la voie BIA est celui qui mène aux opiacés, tels que la codéine, la morphine et la thébaïne, un précurseur de l'oxycodone et de l'hydrocodone. Tous sont des substances contrôlées. Mais différents sentiers mèneront à la papavérine antispasmodique ou au précurseur antibiotique dihydrosanguinarine.

"Les plantes ont des cycles de croissance lents, il est donc difficile d'explorer tous les produits chimiques pouvant être fabriqués à partir de la voie BIA en manipulant génétiquement le coquelicot", explique l'auteur principal William DeLoache, doctorant en bioingénierie. «Le déplacement de la voie BIA vers les microbes réduit considérablement le coût de la découverte de médicaments. Nous pouvons facilement manipuler et ajuster l'ADN de la levure et tester rapidement les résultats. "

En réutilisant une enzyme provenant des betteraves qui est naturellement utilisée dans la production de leurs pigments vibrants, les chercheurs pourraient coaxer la levure pour convertir la tyrosine, un acide aminé dérivé du glucose, en dopamine.

Red Flag pour les régulateurs

Avec l'aide du laboratoire de Vincent Martin, professeur de génomique microbienne et d'ingénierie à l'Université Concordia, les chercheurs ont pu reconstituer la voie complète des sept enzymes de la tyrosine à la réticuline dans la levure.

"Atteindre la réticuline est critique car à partir de là, les étapes moléculaires qui produisent de la codéine et de la morphine à partir de la réticuline ont déjà été décrites chez la levure", explique Martin. "En outre, la réticuline est un centre moléculaire dans la voie BIA. De là, nous pouvons explorer de nombreuses voies différentes vers d'autres médicaments potentiels, pas seulement les opiacés. "

La découverte accélère considérablement l'horloge pour quand les médicaments de homebrewing pourraient devenir une réalité, les chercheurs disent, avertissant que les régulateurs et les forces de l'ordre devraient prêter l'attention.

"Nous examinons probablement une période de quelques années, pas une décennie ou plus, quand la levure nourrie au sucre pourrait produire de manière fiable une substance contrôlée", explique Dueber. "Il est maintenant temps de réfléchir à des politiques pour aborder ce domaine de recherche. Le domaine évolue étonnamment vite, et nous devons être à l'avant-garde afin que nous puissions réduire le potentiel d'abus. "

Dans un commentaire publié en Nature Au moment de la publication de la nouvelle étude, les analystes de la politique appellent à une réglementation urgente de cette nouvelle technologie. Ils soulignent les nombreux avantages de ce travail, mais ils soulignent également que «les personnes ayant accès à la souche de levure et les compétences de base en fermentation seraient en mesure de faire pousser la levure en utilisant l'équivalent d'un kit homebrew."

Ils recommandent de limiter les souches de levures modifiées à des installations autorisées et aux chercheurs autorisés, en notant qu'il serait difficile de détecter et de contrôler le transport illicite de ces souches.

Alors que de tels contrôles peuvent aider, Dueber dit, "Une autre préoccupation est qu'une fois que la connaissance de la façon de créer une souche produisant des opiacés est là, toute personne formée en biologie moléculaire de base pourrait théoriquement le construire."

Les entreprises qui synthétisent et vendent des séquences d'ADN sont également visées par la réglementation. "Des restrictions sont déjà en place pour les séquences liées à des organismes pathogènes, comme la variole", explique DeLoache. "Mais il est peut-être temps de regarder des séquences de production de substances contrôlées."

La source: Université de Californie, Berkeley