Budou nám léky proti bolesti vyrábět bakterie?

Náš svět je komplikovaný a plný rizika. Nezřídka to odneseme bolestí, ať už na těle nebo na duši, která může být tak hrozná, že ji potřebujeme tlumit. Spotřeba léků proti bolesti je závratná. Tyto léky jsou obvykle založeny na opiátech, látkách, které jsme objevili v máku. A také pěstování máku představuje jejich zásadní zdroj pro farmaceutický průmysl. Pěstování máku ovšem není úplně bezproblémové, ani dokonale efektivní. Mák setý (Papaver somniferum) obsahuje desítky různých alkaloidů, jejichž poměr se neustále mění, pěstování máku vyžaduje komplikovaná povolení, maková pole bývají terčem nájezdů, a podobně. Morfin a jemu podobné látky zároveň nemají úplně jednoduchou strukturu a jejich syntetická výroba je tudíž dost komplikovaná, časově náročná a hlavně drahá. 

Biotechnologové proto hledají technologie, kterými by bylo možné vyrobit opiáty ve velkém množství a za přijatelných nákladů. Japonský bioinženýr Fumihiko Sato z Univerzity v Kjótu a jeho spolupracovníci vylepšili genom oblíbených laboratorních bakterií Escherichia coli tak, že ve velkém produkují makový alkaloid thebain, který je chemicky velice blízký morfinu a kodeinu. A z thebainu už lze vyrobit léky proti bolesti. Podle Sata jejich geneticky vylepšené E. coli zvládnou za pár dní vyrobit 2,1 miligramu thebainu z asi 20 gramů glycerolu.

Nedávno se objevila podobná technologie, která zahrnuje výrobu opiátu geneticky vylepšenými kvasinkami. Podle Satoa je ale jejich bakteriální produkce opiátů více než třistakrát výkonnější, protože dotyčné kvasinky vyrobí ze stejného množství glycerolu jen asi 0,006 miligramu thebainu. Podstatné také podle Satoa je, že produkce thebainu bakteriemi je v porovnání s kvasinkami mnohem méně náchylná k ilegální výrobě. Jde o to, že k výrobě thebainu jsou vlastně nutné hned čtyři geneticky upravené kmeny bakterií E. coli zároveň. Roli prý hraje i to, že průmyslová produkce pomocí bakterií je náročnější na obsluhu a vyžaduje zkušené experty. To by podle Satoa mělo odradit potenciální zájemce o neregulovanou biotechnologickou produkci opiátů.

Sato a jeho tým nejsou ve vývoji biotechnologií výroby opiátů nováčky. V roce 2011 se jim podařilo geneticky upravit E. coli pro výrobu retikulinu, dalšího z opiátu, který je ale morfinu chemicky o něco vzdálenější, nežli thebain. Při genetické úpravě bakterií E. coli pro výrobu thebainu teď Sato a spol. použili geny z jiných bakterií, a také geny z máku setého, žluťuchovce Coptis japonica – rostliny z čeledi pryskyřníkovitých, a také geny oblíbeného huseníčku.

Badatelé si pochvalují svůj genetický systém produkce thebainu a doufají, že se jim ho ještě povede vylepšit. Po přidání dalších dvou genů by jejich šikovné bakterie E. coli měly zvládat produkci hydrokodonu, semisyntetického opioidu, který se dnes hojně využívá jako přechodně centrálně působící analgetikum při výrobě léků proti bolesti a léků proti kašli. Pokud by se jim to s hydrokodonem povedlo, tak by tím jistě velmi posílili praktické využití biotechnologické výroby opiátů. Podle Satoa už schází jen pár vylepšení výrobního postupu a pár povolení, a biotechnologická výroba léků proti bolesti by se brzy mohla stát realitou.

Autor: Stanislav Mihulka

Použitá literatura:

(orig).

Nature Communications 7: 10390.

(doplň.)

Kyoto University 25. 2. 2016.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.