Marijuana: lievito geneticamente modificato utilizzato per produrre THCA e CBDA

Uno dei maggiori ostacoli a far salire a bordo le persone con la marijuana medica è che alcune persone non mi piace la marijuana. Anche se la legalizzazione si diffonde, l'erba ha ancora molta strada da fare prima di perdere completamente la sua cattiva reputazione. Nel frattempo, i risultati di a Natura Lo studio pubblicato mercoledì potrebbe aiutare a rendere la marijuana utile alle persone che sono sospettose del suo passato. Con l'hacking della biologia del lievito, gli scienziati hanno trovato un modo per rendere i principi attivi della marijuana senza la pianta di marijuana.

Lo studio, condotto da Jay Keasling, Ph.D., un professore di ingegneria chimica e bioingegneria dell'Università della California, Berkeley, dimostra che il lievito può essere geneticamente modificato per produrre alcuni importanti cannabinoidi, i composti chimici presenti nella marijuana.

I cannabinoidi più noti sono il THC, noto per la sua capacità di elevare le persone e il CBD (cannabidiolo), associato al sollievo dal dolore e dall'ansia. Questi composti, e le dozzine di altri cannabinoidi noti nella pianta, sembrano svolgere vari ruoli nei benefici terapeutici della marijuana medica. Keasling ei suoi colleghi dimostrano che il lievito può essere usato per produrre THCA (acido Δ9-tetraidrocannabinolico) e CBDA (acido cannabidiolico), i precursori chimici del THC e del CBD.

Questa tecnica non è una novità: il lievito geneticamente modificato è stato precedentemente modificato per produrre luppolo per conferire sapore alla birra, albume d'uovo sintetico e persino sostanze chimiche per aromatizzare il cioccolato. Tecniche di modificazione genetica come CRISPR / Cas9 possono essere utilizzate per dirottare i processi usuali del lievito per la produzione di composti, consentendo agli scienziati di inserire un gene da un altro organismo - portando le istruzioni per fare una sostanza chimica diversa - nel genoma del lievito. Mentre le cellule del lievito continuano la loro vita come al solito, producono la sostanza chimica desiderata, che gli scienziati possono quindi raccogliere.

In questo caso, la squadra ha dato il loro lievito a canapa gene-sopportato che porta istruzioni per la produzione di acido olivetolico, un composto precursore di THC o CBD. Hanno anche dato loro canapa geni che creerebbero gli enzimi che potrebbero effettivamente trasformare l'acido olivetolico in THC e CBD. E così, insieme a una dieta costante del semplice zucchero galattosio, il lievito aveva tutto il necessario per fare le offerte della squadra.

"Insieme", scrive il team, "questi risultati gettano le basi per la produzione su larga scala di cannabinoidi sia naturali che sintetici, che potrebbero migliorare la ricerca farmacologica su questi composti".

Il punto di questo studio era di capire come produrre cannabinoidi "indipendenti dalla coltivazione della cannabis"; in altre parole, raccogliere i frutti della marijuana senza aver bisogno della pianta. C'è un grande vantaggio nel farlo: i cannabinoidi attualmente usati per i farmaci su prescrizione (come il farmaco antiepilettico antiepilettico epidiolex) derivano direttamente dalla pianta, dove in realtà non esistono in concentrazioni molto alte. Se lo stesso composto può essere prodotto artificialmente, sarà molto più facile scalare per ottenere farmaci da prescrizione.

E, naturalmente, per il pubblico conservatore di erbacce, è molto più facile prendere una pillola contenente composti di marijuana che usare la marijuana stessa. Nello stesso modo in cui gli oppioidi derivati ​​da oppioidi come la codeina e la morfina sono comunemente usati come farmaci ma è ormai tabù per avere la meglio sui papaveri da oppio, la porta ora è aperta per prodotti chimici come CBD e THC esistere ed essere prodotti, molto lontano dalla pianta incompresa da cui provenivano, in primo luogo.

Astratto:

Cannabis sativa L. è stato coltivato e utilizzato in tutto il mondo per le sue proprietà medicinali per millenni. Alcuni cannabinoidi, i componenti costitutivi di canapa e i loro analoghi sono stati ampiamente studiati per le loro potenziali applicazioni mediche. Alcune formulazioni di cannabinoidi sono state approvate come farmaci da prescrizione in diversi paesi per il trattamento di una serie di disturbi umani. Tuttavia, lo studio e l'uso medicinale dei cannabinoidi sono stati ostacolati dalla programmazione legale di canapa, la bassa abbondanza di quasi tutte le dozzine di cannabinoidi conosciuti e la loro complessità strutturale, che limita la sintesi chimica di massa. Qui riportiamo la biosintesi completa dei principali cannabinoidi acido cannabolicolico, acido Δ9-tetraidrocannabinolico, acido cannabidiolico, acido Δ9-tetraidrocannabivarinico e acido cannabidivarinico in Saccharomyces cerevisiae, dal semplice zucchero galattosio. Per ottenere ciò, abbiamo progettato la via del mevalonato nativo per fornire un flusso elevato di pirofosfato di geranile e abbiamo introdotto un percorso biosintetico di etanoil-CoA eterologo derivato da diversi organismi. Abbiamo anche introdotto il canapa geni che codificano gli enzimi coinvolti nella biosintesi dell'acido olivetolico, così come il gene per un enzima precedentemente non scoperto con geranilpirofosfato: attività dell'olivetolato geraniltransferasico e geni per i corrispondenti sintasi dei cannabinoidi. Inoltre, abbiamo stabilito un approccio biosintetico che ha sfruttato la promiscuità di diversi geni di pathway per produrre analoghi cannabinoidi. L'alimentazione di diversi acidi grassi ai nostri ceppi ingegnerizzati ha prodotto analoghi di cannabinoidi con modifiche nella parte della molecola che è nota per alterare l'affinità e la potenza del legame del recettore. Abbiamo anche dimostrato che il nostro sistema biologico potrebbe essere completato da una semplice chimica sintetica per espandere ulteriormente lo spazio chimico accessibile. Il nostro lavoro presenta una piattaforma per la produzione di cannabinoidi naturali e innaturali che consentiranno uno studio più rigoroso di questi composti e potrebbero essere utilizzati nello sviluppo di trattamenti per una varietà di problemi di salute umana.