Ερευνητές από το Kobe University κατάφεραν να επανασχεδιάσουν βακτήρια ώστε να παράγουν φυσικές φαρμακολογικές ενώσεις που μέχρι σήμερα εξάγονταν δύσκολα από φυτά.
Η μελέτη ανοίγει τον δρόμο για σταθερή και οικονομική παραγωγή υποψήφιων φαρμάκων με αντικαρκινική, αντι-HIV, αντιδιαβητική και αντιφλεγμονώδη δράση.
Φαρμακευτικοί θησαυροί από τα φυτά — αλλά με πρόβλημα επάρκειας
Τα φυτά παράγουν πληθώρα βιοδραστικών μορίων με ισχυρό θεραπευτικό ενδιαφέρον. Μεταξύ αυτών, τα είδη Rhododendron συνθέτουν μεροτερπενoειδή παράγωγα του ορσελλινικού οξέος, μια κατηγορία ουσιών με σημαντική βιολογική δράση.
Ωστόσο, η φυσική προέλευσή τους δημιουργεί σοβαρά εμπόδια. Οι συγκεντρώσεις στα φυτά είναι μικρές, η παραγωγή εξαρτάται από το περιβάλλον και το κόστος παραμένει υψηλό. Παράλληλα, οι προηγούμενες προσπάθειες μικροβιακής παραγωγής του βασικού μορίου είχαν απογοητευτικές αποδόσεις.
Ο διδακτορικός φοιτητής TOMITA Itsuki σημειώνει ότι το πρόβλημα δεν αφορά μεμονωμένες ενώσεις αλλά ολόκληρο το πεδίο των φυσικών προϊόντων: πολλά υποσχόμενα μόρια δεν φτάνουν ποτέ σε εφαρμοσμένη έρευνα λόγω ανεπαρκούς προμήθειας.
Σχεδιασμός μεταβολικών μονοπατιών μέσα σε βακτήριο
Η ομάδα του βιομηχανικού βιοτεχνολόγου HASUNUMA Tomohisa επιχείρησε κάτι ιδιαίτερα φιλόδοξο: να μεταφέρει ένα πολύπλοκο φυτικό βιοσυνθετικό μονοπάτι σε βακτήριο.
Οι ερευνητές:
-
εισήγαγαν γονίδια από φυτά, μύκητες και βακτήρια
-
ανέλυσαν τον μεταβολισμό του μικροοργανισμού
-
βελτιστοποίησαν τις συνθήκες καλλιέργειας
Στόχος ήταν μια πλατφόρμα παραγωγής σε βιομηχανική κλίμακα βασισμένη στο ευρέως χρησιμοποιούμενο E. coli.
Απόδοση 40 φορές υψηλότερη από κάθε προηγούμενο ρεκόρ
Στο περιοδικό Metabolic Engineering οι επιστήμονες αναφέρουν παραγωγή 202 mg ορσελλινικού οξέος ανά λίτρο καλλιέργειας — αύξηση κατά 40 φορές σε σχέση με προηγούμενες προσπάθειες.
Πρόκειται:
-
για τη μεγαλύτερη απόδοση που έχει καταγραφεί
-
για την πρώτη επιτυχή παραγωγή του μορίου σε E. coli
Οι ερευνητές αναδημιούργησαν έτσι ένα σύνθετο ευκαρυωτικό μεταβολικό μονοπάτι μέσα σε βακτήριο, κάτι που μέχρι πρόσφατα θεωρούνταν εξαιρετικά δύσκολο.
Παραγωγή αντικαρκινικού μορίου — αλλά χρειάζεται ακόμη βελτίωση
Η ομάδα πρόσθεσε επιπλέον γονίδιο από Rhododendron και ολοκλήρωσε τη σύνθεση της γριφολικού οξέος, γνωστής ένωσης με ισχυρή αντικαρκινική και αναλγητική δράση.
Το βακτήριο παρήγαγε το μόριο, αλλά σε χαμηλή απόδοση. Οι επιστήμονες έχουν ήδη εντοπίσει τα μεταβολικά «σημεία συμφόρησης» που περιορίζουν την παραγωγή και σχεδιάζουν νέα βελτιστοποίηση.
Πλατφόρμα για μελλοντικά φάρμακα
Η σημασία της μελέτης δεν περιορίζεται σε μία μόνο ένωση. Η νέα στρατηγική ορθολογικού σχεδιασμού μπορεί να αποτελέσει θεμελιώδη τεχνολογία παραγωγής πολλών πολύπλοκων φυσικών μορίων μέσω βακτηρίων.
Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από τη Japan Society for the Promotion of Science και την Japan Science and Technology Agency και πραγματοποιήθηκε σε συνεργασία με το University of Minho και το RIKEN Center for Sustainable Resource Science.
Κάντε like στη σελίδα μας στο facebook για να μαθαίνετε όλα τα νέα
Διαβάστε επίσης
AstraZeneca: Αντικαρκινικά φάρμακα οδηγούν την ανάπτυξη έως το 2030
E. coli: Εξαπλώνεται ταχύτατα με τον ιό της γρίπης των χοίρων
