Kvasinky – mini-továrny na léky

Výzkumníci z California Institute of Technology (CALTECH) přišli na nový, efektivní způsob získání velkého množství léčivých látek prostřednictvím malých biotováren - kvasinek. Ty by měly dokázat produkovat aditiva do past proti zubnímu kameni, antibiotika, nikotin, a dokonce i morfin.

 

 

Obr. 1. Kvasinka Saccharomyces cerevisiae

Christina D. Smolkeová a Kristy Hawkinsová, odbornice z CALTECH, geneticky pozměnily běžnou pekařskou kvasinku Saccharomyces cerevisiae a obohatily její genetickou výbavu o geny, které jsou zodpovědné za produkci některých rostlinných enzymů. Zmíněné enzymy umožňují kvasinkám vyrábět látku zvanou retikulin. Ta je výchozí látkou (prekurzorem) velkého množství benzylisoquinolinových alkaloidů (BIA). BIA tvoří širokou skupinu látek se složitou chemickou strukturou zahrnující například morfin, nikotin, kodein aj.

Obr. 2. Retikulin
http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/summary/summary.cgi?cid=10233

BIA molekuly vykazují velké množství farmakologických účinků (antispazmodické, úleva od bolesti, podpora růstu vlasů, antioxidační aj.). Působení BIA alkaloidů je zkoumáno také při léčení rakoviny, malárie či HIV.

„Odhaduje se, že rodina BIA alkaloidů čítá tisíce členů. Tak velké množství specifických aktivních látek je klíčové," říká Smolkeová, která chce biologickou cestou syntetizovat nová chemická individua a produkty. Rostliny akumulují pouze malá množství požadovaných alkaloidů. Konečné produkty, jako jsou morfin či kodein, ačkoliv jsou hodnotné, už nemohou být přeměněny v jinou sloučeninu, čímž je celý proces limitován.

Vraťme se ke kvasinkám vytvářejícím reticulin, Smolkeová a Hawkinsová do nich přidaly geny pro další enzymy, jak rostlinné, tak lidské. Geny umožňují kvasinkám efektivně generovat velké množství prekursorů pro alkaloidy sanquinarin, berberin či morfin. Sanquinarin se užívá jako aditivum do dentálních past proti zubnímu kameni, vykazuje také protizánětlivé působení. Berberin má antibiotické účinky a dále stimuluje hladké svalstvo.

Projekt je nyní ve fázi genetických modifikací kvasinek. Po pozměněných kvasinkách je požadováno, aby byly schopny prekursory převádět na finální, farmakologicky cenné sloučeniny. „Dokonce i meziprodukty, které kvasinky produkují, se mohou ukázat jako významné, což nám otevírá novou oblast výzkumu, ve kterém se můžeme zaměřit na aktivitu těchto metabolitů a jejich derivátů," řekla Smolkeová, která odhaduje, že celý systém by měl být použitelný k výrobě velkých množsví BIA alkaloidů v horizontu jednoho až tří let.

Obr. 3. Christina D. Smolke

http://www.che.caltech.edu/groups/cds/smolke.htm

Smolkeová a Hawkinsová také plánují rozšířit současný výzkum na produkci BIA alkaloidů, které nejsou v bězné přírodě rostlinami produkovány. Tyto látky by mohly mít rozličné funkce a působení na lidský organismus. Nově odvozené sloučeniny mohou mít nové překvapivé účinky, a nebo mohou být účinnější než alkaloidy dosud známé.

Podrobný popis výzkumu bude online k dispozici v zářijovém vydání časopisu Nature Chemical Biology.

 

 

 

Vlasta Stancová

Zdroj: http://mr.caltech.edu/media/Press_Releases/PR13175.html

---

68