Sok általánosan használt gyógyszer továbbra is növényekből származik. A mozgásszervi betegség kezelésére és a műtét utáni hányinger kezelésére használt szkopolaminot az éjszakai család családjában lévő növényekből készítik. A digoxin, egy szívgyógyszer, a rókavirág növényből származik. Kodein és más opioid fájdalomcsillapítók ópiummákból származnak.
A gyógyszerek előállításához használt növények azonban néha veszélyeztetettek vagy drágák. A rossz termesztési időszak vagy a geopolitikai instabilitás abban a régióban, ahol növényt termesztenek, csökkentheti a gyógyszerellátást.
Most egy Stanford-tudós kitalálta, hogyan lehet elkülöníteni a molekuláris „gyárat” egy veszélyeztetett üzemben és összeállítani egy másik, szélesebb körben elérhető növényben.
"Ez kihívás volt, mivel a növények nagyon bonyolultak" - mondja Elizabeth Sattely, a vegyipar professzora. “Nagyon nehéz velük dolgozni. Genomjuk nagyon bonyolult. ”
Sattely és csapata együtt dolgozott egy málna nevű himalájai növénygel, amely elősegíti az általánosan alkalmazott kemoterápiás gyógyszer, az etopozid nevét. Az etopozidot számos rák kezelésére használják, ideértve a limfómát, tüdőrákot, herékrákot és bizonyos típusú leukémiát és agyrákot. Ez szerepel az Egészségügyi Világszervezet alapvető gyógyszereinek listáján. De az mayanle lassan növekszik, és a kínálat évek óta csökken a magas kereslet miatt.
Teljesen észrevette, hogy az alma kémiai szerelési vonalának indulása a levelek megsérülése miatt. Amint ez a sérülés bekövetkezik, a növény számos fehérjét termel. Ezen fehérjék egy része végül az etopozid prekurzorát hozza létre. De a nagy kérdés az volt, hogy mely proteinek? Több mint 30 jelen volt, de nem mindegyik vett részt a prekurzor előállításában.
"Ami itt döntő jelentőségű volt, valóban szűkítette a jelöltlistánkat" - mondja Sattely.
Ő és csapata kipróbálták a fehérjék különféle kombinációit, amíg rájöttek, melyik 10 alkotja a gyűjtővonalat. Ezután a géneket, amelyek ezeket a 10 fehérjét előállították, egy másik növénybe helyezték. Nicotiana benthamiana növényt választottak, a dohány vad rokonát, amelyet azért választottak, mert széles körben elérhető és könnyen termeszthető laboratóriumban. A Nicotiana üzem elkezdte az etopozid prekurzor előállítását, akárcsak a málna. Sattely és végzős hallgatója, Warren Lau közzétette felfedezését a Science folyóiratban.
"Ez egy nagyon szép bizonyíték a koncepcióra" - mondja Sattely.
Teljesen reméli, hogy végül a mikrobák, például az élesztő, ugyanazokat a molekulákat állítják elő, és a növényeket teljesen kihagyják. Ha sikerrel jár, akkor számos olyan tudóshoz csatlakozik, akik kitalálták, hogyan lehet mikroorganizmusokat gyógyszergyártó üzemekké alakítani. Csak ezen a héten a német tudósok bejelentették, hogy géntechnológiával módosított élesztőt termelnek a THC-ból, a marihuána vegyületéből, amely „magas” szintű, és elősegítheti a kemoterápia és más betegségek mellékhatásainak kezelését. A múlt hónapban a Stanford kutatói eredményeket publikáltak, amelyek megmutatták, hogyan készítették az élesztőt hidrokodon előállításáról, amely egy morfinhoz hasonló opioid fájdalomcsillapító. Az áttörésnek köszönhetően az ilyen gyógyszerek olcsóbbak és elérhetőbbek lehetnek. 2013-ban a Berkeley vegyészmérnökei géntechnológiával módosított élesztőt hozták létre maláriaellenes gyógyszerek előállítására.
Az élesztővel történő gyógyszerkészítés még egyszerűbb és olcsóbb, mint a közönséges laboratóriumi növények felhasználásával. A kellékek hihetetlenül olcsók és könnyen előállíthatók, kevés helyet igényelnek vagy különleges gondot igényelnek, és végtelenül manipulálhatók.
"A szintetikus biológia területének ígérete az, hogy sejteket készíthet, hogy bármit elkészítsen, vagy megtegyen, amit akar" - mondja Sattely.
De még mindig sokat lehet tanulni a növényekből és az általuk előállított vegyi anyagokból. Ahogy a növények molekuláris termelési útjai jobban megértik, a tudósok megtanulhatják manipulálni őket, potenciálisan jobb gyógyszereket állítva elő kevesebb mellékhatással.
"A növények a természet egyik legjobb molekuláris gyára" - mondja Sattely. "Sokat kell tanulnunk ezekről a molekulákról, amelyek annyira fontosak az emberi egészség és a növény egészség szempontjából."
