Marihuana: llevat modificat genèticament per produir THCA i CBDA

Un dels obstacles més importants per fer arribar la gent a la marihuana mèdica és que algunes persones no us agrada la marihuana. Fins i tot a mesura que la legalització es difongui, la mala herba té un llarg camí per recórrer abans de desprendre plenament de la seva mala reputació. Mentrestant, les conclusions d’un Naturalesa Un estudi publicat el dimecres podria ajudar a fer que la marihuana sigui útil per a persones que es preocupen del seu passat. Mitjançant la pirateria de la biologia dels llevats, els científics han trobat la manera de fer els ingredients actius de la marihuana sense la planta de marihuana.

L’estudi, dirigit per Ph.D., Jay Keasling, de la Universitat de Califòrnia, professor d’enginyeria química i de bioenginyeria de Berkeley, mostra que els llevats poden modificar-se genèticament per produir alguns dels principals cannabinoides, els compostos químics que es troben a la marihuana.

Els cannabinoides més coneguts són el THC, conegut per la seva capacitat per aconseguir que la gent sigui alta, i el CBD (cannabidiol), associat amb un alleujament del dolor i de l'ansietat. Aquests compostos, i les dotzenes d'altres cannabinoides coneguts de la planta, semblen tenir diversos papers en els beneficis terapèutics de la marihuana mèdica. Keasling i els seus col·legues demostren que es pot utilitzar el llevat per produir THCA (àcid -9-tetrahidrocannabinòlic) i CBDA (àcid cannabidiòlic), els precursors químics de THC i CBD.

Aquesta tècnica no és gens nova: el llevat modificat genèticament ha estat modificat prèviament per produir llúpols per donar gust a la cervesa, clares d'ou sintètic i fins i tot productes químics per saborir la xocolata. Les tècniques de modificació genètica com CRISPR / Cas9 poden utilitzar-se per segrestar els processos habituals del llevat per produir compostos permetent als científics inserir un gen a partir d’un altre organisme: portar les instruccions per fer una substància química diferent al genoma del llevat. A mesura que les cèl·lules de llevat continuen vivint com de costum, produeixen el producte químic desitjat, que els científics poden recollir.

En aquest cas, l’equip va donar el seu llevat a Cànnabis -Gen generat que porta instruccions per produir àcid olivetòlic, un compost precursor a THC o CBD. També els van donar Cànnabis gens que crearien els enzims que podrien convertir-se en àcid olivetòlic a THC i CBD. Per tant, juntament amb una dieta constant de la galactosa de sucre simple, el llevat tenia tot el necessari per fer l’oferta de l’equip.

"Junts", escriu l'equip, "aquests resultats són les bases per a la producció a gran escala de cannabinoides naturals i sintètics, que podrien millorar la investigació farmacològica d'aquests compostos".

El punt d’aquest estudi va ser determinar com produir cannabinoides “independents del cultiu de cànnabis”; és a dir, recollir els beneficis de la marihuana sense necessitat de la planta. Hi ha un gran avantatge per fer-ho: els cannabinoides que actualment s’utilitzen per als medicaments amb recepta (com el medicament antideflexiu basat en CBD, Epidiolex) es deriven directament de la planta, on realment no existeixen en concentracions molt altes. Si es pot produir artificialment el mateix compost, serà molt més fàcil escalar-lo per fer medicaments receptats.

I, per descomptat, per al públic conservador de males herbes, és molt més fàcil prendre una píndola que conté compostos de marihuana que utilitzar la marihuana mateixa. De la mateixa manera que els opiacis derivats de la papallona de l’opi, com la codeïna i la morfina, s’utilitzen comunament com a fàrmacs, però ara és un tabú que s’apropa a les roselles de l’opi, ja que la porta està oberta perquè existeixin productes químics com el CBD i el THC de la planta mal entesa de la qual provenien en primer lloc.

Resum:

Cànnabis sativa L. s'ha cultivat i utilitzat a tot el món per les seves propietats medicinals des de fa mil·lennis. Alguns cannabinoides, els components constitutius de la marca Cànnabis, i els seus anàlegs s'han investigat àmpliament per les seves possibles aplicacions mèdiques. Algunes formulacions de cannabinoides han estat aprovades com a medicaments receptats a diversos països per al tractament de diverses malalties humanes. Tanmateix, l’estudi i l’ús de medicaments dels cannabinoides s’ha vist obstaculitzat per la programació legal de Cànnabis, la baixa abundància de planta de gairebé totes les desenes de cannabinoides coneguts i la seva complexitat estructural, que limita la síntesi química a granel. Aquí es presenta la biosíntesis completa dels principals cannabinoides, àcid cannabigeròlic, àcid -9-tetrahidrocannabinòlic, àcid cannabidiòlic, àcid -9-tetrahidrocannabivarinic i àcid cannabidivarinic en Saccharomyces cerevisiae, a partir del simple sucre galactosa. Per aconseguir-ho, vam dissenyar la via nativa de mevalonat per proporcionar un alt flux de geranil pirofosfat i vam introduir una via biosintètica hexanoyl-CoA heteròloga i derivada de múltiples organismes. També vam presentar la Cànnabis gens que codifiquen els enzims implicats en la biosíntesi de l'àcid olivetòlic, així com el gen per a un enzim desconegut amb geranilfirfosfat: activitat de oletanetransferasa olivetolat i els gens per a les sintases cannabinoides corresponents. A més, vam establir un enfocament biosintètic que aprofitava la promiscuïtat de diversos gens de vies per produir anàlegs de cannabinoides. L’alimentació de diferents àcids grassos a les nostres soques d’enginyeria va produir anàlegs de cannabinoides amb modificacions en la part de la molècula que s’atribueix a alterar l’afinitat i la potència del receptor. També hem demostrat que el nostre sistema biològic es podria complementar amb una simple química sintètica per ampliar encara més l'espai químic accessible. El nostre treball presenta una plataforma per a la producció de cannabinoides naturals i no naturals que permetran un estudi més rigorós d'aquests compostos i es podrien utilitzar en el desenvolupament de tractaments per a diversos problemes de salut humana.