Marihuwana: Genetically Modified Yeast na Ginamit upang Gumawa ng THCA at CBDA

Ang isa sa mga pinakamalaking hadlang sa pagkuha ng mga tao na nakasakay sa medikal na marihuwana ay ang ilang mga tao hindi gusto ang marijuana. Kahit na naging legalisasyon ang legalisasyon, may matagal na matanggal na damo bago pa ito ganap na malaglag ang masamang reputasyon nito. Samantala, ang mga natuklasan ng isang Kalikasan Ang pag-aaral na na-publish na Miyerkules ay maaaring makatulong na gawing kapaki-pakinabang ang marihuwana sa mga taong nakakapanlinlang sa kanyang nakaraan. Sa pamamagitan ng pag-hack ng biology ng lebadura, natagpuan ng mga siyentipiko ang isang paraan upang gumawa ng mga aktibong sangkap ng marijuana walang planta ng marijuana.

Ang pag-aaral, na pinangungunahan ni Jay Keasling, Ph.D., University of California, Berkeley chemical engineering at bioengineering professor, ay nagpapakita na ang lebadura ay maaaring genetically modified upang makabuo ng ilang mga pangunahing cannabinoids, mga chemical compound na matatagpuan sa marijuana.

Ang pinaka-kilalang cannabinoids ay THC, na kilala sa kakayahan nito na makakuha ng mga tao na mataas, at CBD (cannabidiol), na nauugnay sa kaluwagan mula sa sakit at pagkabalisa. Ang mga compounds na ito, at ang dose-dosenang iba pang mga kilalang cannabinoids sa planta, ay tila naglalaro ng iba't ibang tungkulin sa mga therapeutic benefits ng medikal na marihuwana. Ipinakikita ng pagkasandal at ng kanyang mga kasamahan na ang lebadura ay maaaring magamit upang gumawa ng THCA (Δ9-tetrahydrocannabinolic acid) at CBDA (cannabidiolic acid), ang mga kemikal na precursor sa THC at CBD.

Ang pamamaraan na ito ay walang bago: Ang genetically modified yeast ay dati nang binago upang makabuo ng mga hops upang magbigay ng lasa ng serbesa, mga sintetiko na itim na itlog, at kahit na mga kemikal sa lasa tsokolate. Ang mga pamamaraan ng pagbabago sa genetika tulad ng CRISPR / Cas9 ay maaaring magamit upang i-hijack ang karaniwang proseso ng pampaalsa para sa paggawa ng mga compound sa pamamagitan ng pagpapahintulot sa mga siyentipiko na magsingit ng gene mula sa ibang organismo - pagdadala ng mga tagubilin para sa paggawa ng ibang kemikal - sa genome ng lebadura. Tulad ng mga lebadura ng lebadura sa kanilang buhay gaya ng dati, gumawa sila ng nais na kemikal, na maaaring kolektahin ng mga siyentipiko.

Sa kasong ito, ibinigay ng pangkat ang kanilang lebadura a Cannabis -natapos na gene na nagdadala ng mga tagubilin para sa paggawa ng olivetolic acid, isang paunang tambalan sa THC o CBD. Ibinigay din nila ang mga ito Cannabis mga gene na lilikha ng mga enzyme na maaaring aktwal na maging olivetolic acid sa THC at CBD. At sa gayon, kasama ang isang matatag na diyeta ng simpleng galactose ng asukal, ang lebadura ay may lahat ng kailangan nila upang gawin ang pag-bid ng koponan.

"Magkasama," ang koponan ay nagsusulat, "ang mga resulta ay naglalagay ng pundasyon para sa malawakang produksyon ng parehong natural at sintetikong cannabinoids, na maaaring mapabuti ang pananaliksik sa pharmacological sa mga compound na ito."

Ang punto ng pag-aaral na ito ay upang malaman kung paano gumawa ng cannabinoids "independiyenteng ng cannabis paglilinang"; sa ibang salita, upang umani ng mga benepisyo ng marihuwana nang hindi nangangailangan ng halaman. May isang malaking nakabaligtad sa paggawa nito: Ang mga Cannabinoid na kasalukuyang ginagamit para sa mga de-resetang gamot (tulad ng anti-seizure drug Epidiolex na nakabatay sa CBD) ay direkta nakuha mula sa halaman, kung saan hindi sila aktwal na umiiral sa napakataas na konsentrasyon. Kung ang parehong compound ay maaaring gawa artipisyal, ito ay magiging mas madali upang masukat hanggang sa gumawa ng mga de-resetang gamot.

At, siyempre, para sa pampublikong gamut-konserbatibo, mas madaling kumuha ng isang pill na naglalaman ng mga compound ng marijuana kaysa gamitin ang marijuana mismo. Sa parehong paraan na ang mga opioid na nagmula sa opyo ay karaniwang ginagamit bilang mga bawal na gamot ngunit ngayon ay bawal na makakuha ng mataas sa mga poppy poppy mismo, ang pinto ay bukas na ngayon para sa mga kemikal tulad ng CBD at THC na umiiral at ginawa, sa malayo mula sa hindi nauunawaan na halaman kung saan nagmula sila mula sa unang lugar.

Abstract:

Cannabis sativa L. ay nilinang at ginagamit sa buong mundo para sa mga nakapagpapagaling na katangian nito para sa millennia. Ang ilang mga cannabinoids, ang mga tatak-pangkasalukuyang bahagi ng Cannabis, at ang kanilang mga analogue ay sinisiyasat ng malawakan para sa kanilang mga potensyal na mga medikal na application. Ang ilang mga form na cannabinoid ay naaprubahan bilang mga de-resetang gamot sa maraming mga bansa para sa paggagamot ng iba't ibang mga karamdaman ng tao. Gayunpaman, ang pag-aaral at nakapagpapagaling na paggamit ng mga cannabinoids ay nababagabag sa pamamagitan ng ligal na pag-iiskedyul ng Cannabis, ang mga mababa sa planta abundances ng halos lahat ng mga dose-dosenang mga kilalang cannabinoids, at ang kanilang mga estruktural kumplikado, na naglilimita ng maramihang mga kemikal pagbubuo. Narito iniulat namin ang kumpletong biosynthesis ng mga pangunahing cannabinoids cannabigerolic acid, Δ9-tetrahydrocannabinolic acid, cannabidiolic acid, Δ9- tetrahydrocannabivarinic acid at cannabidivarinic acid sa Saccharomyces cerevisiae, mula sa simpleng galactose ng asukal. Upang maisagawa ito, ininhinyero namin ang landas ng katutubong mevalonate upang magbigay ng isang mataas na pagkilos ng gulong ng geranyl pyrophosphate at ipinakilala ang hexanoyl-CoA biosynthetic pathway na nakuha ng heterologous, multi-organismo. Ipinakilala rin namin ang Cannabis mga gene na nag-encode ng mga enzyme na kasangkot sa biosynthesis ng olivetolic acid, pati na rin ang gene para sa isang dating undiscovered enzyme na may geranylpyrophosphate: olivetolate geranyltransferase activity at ang mga gene para sa kaukulang cannabinoid synthases. Higit pa rito, itinatag namin ang isang biosynthetic approach na nagamit ang kawalang pangkaisipan ng ilang mga genre ng landas upang makabuo ng mga analog na cannabinoid. Ang pagpapakain ng iba't ibang mataba acids sa aming engineered strains yielded cannabinoid analogues na may mga pagbabago sa bahagi ng molekula na kilala upang baguhin ang receptor nagbubuklod affinity at potency. Ipinakita din namin na ang aming biological system ay maaaring complemented sa pamamagitan ng simpleng sintetiko kimika upang higit pang mapalawak ang naa-access na puwang kemikal. Ang aming trabaho ay nagtatanghal ng isang plataporma para sa produksyon ng natural at hindi likas na cannabinoids na magpapahintulot para sa mas mahigpit na pag-aaral ng mga compounds at maaaring magamit sa pag-unlad ng paggamot para sa iba't ibang mga problema sa kalusugan ng tao.