자작 맥주와 뒤뜰 양조장의 팬은 설탕을 알코올로 전환시키는 효모를 어떻게 사용하는지 이미 알고 있습니다.

현재 생물 공학자들은 설탕 사료 효모를 항생제와 항암 치료제를 포함한 모르핀과 잠재적으로 다른 약물을 생산하기위한 미생물 공장으로 전환시키는 데 필요한 핵심 단계를 완료함으로써 훨씬 더 발전해 왔습니다.

지난 15 년 동안 소수의 합성 생물학 실험실은 양귀비 식물의 복잡한 XNUMX 단계 화학 경로를 미생물에 복제하여 치료제를 생산할 수 있도록 노력해 왔습니다.

연구팀은 양귀비의 약물 경로의 다른 부분을 독립적으로 재창조했습니다. E. 대장균 또는 누룩 이었지만 지금까지 누락 된 것은 단일 유기체가 처음부터 끝까지 작업을 수행 할 수 있도록하는 최종 단계였습니다.

도전 할 수있는 도전

저널에 온라인으로 게재 된 새로운 연구 자연 화학 생물학 연구자들이 효모 균주를 조작 한 경로의 초기 단계를 복제함으로써 장애물을 극복 한 방법을 보여줍니다. 그들은 포도당의 유도체 인 티로신으로부터 양귀비의 화합물 인 레티 쿠린 (reticuline)을 합성 할 수 있었다.

"발효 관점에서 바라는 것은 값싼 당원 인 효모 포도당을 먹일 수 있고 효모가 표적 치료 약물을 만들기 위해 필요한 모든 화학적 단계를 수행하도록하는 것"이라고 John Dueber는 말한다 ,이 연구의 수석 연구원이자 버클리 캘리포니아 대학교의 생명 공학 조교수이다.

"우리의 연구를 통해 모든 단계가 설명되었으며 이제는 함께 연결하고 프로세스를 확장하는 문제가되었습니다. 사소한 도전은 아니지만 할 수 있습니다. "

양귀비 통로

양귀비 식물 경로를 매우 도전적으로 만드는 특성은 연구를위한 매력적인 표적이되는 것과 같은 것들입니다.

그것은 복잡하지만 연구자들이 새로운 치료법을 개발할 수있는 기초입니다. 벤질 이소 퀴놀린 알칼로이드 (Benzylisoquinoline alkaloids, BIAs)는 양귀비에서 발견되는 생물 활성이 높은 화합물의 부류이며, 그 가족은 식물에서 분리 된 일부 2,500 분자를 포함합니다.

아마도 BIA 경로에서 가장 잘 알려진 흔적은 코데인, 모르핀, 테베 인 (oxycodone과 하이드로 코돈의 전구체)과 같은 아편 제를 유도하는 경로 일 것입니다. 모두 통제 물질입니다. 그러나 다른 흔적은 항 경련성 패태 베린 또는 항생제 전구체 인 디 하이드로 스 칸지 나린으로 이어질 것입니다.

"식물은 성장주기가 늦기 때문에 양귀비를 유전 공학으로 BIA 경로에서 만들 수있는 모든 화학 물질을 완전히 조사하기는 어렵습니다."라고 생물 공학 박사 과정의 박사 학위 소장 인 William DeLoache는 말합니다. "BIA 경로를 미생물로 이동 시키면 약물 발견 비용이 크게 절감됩니다. 우리는 효모의 DNA를 쉽게 조작하고 조정할 수 있으며 결과를 신속하게 테스트 할 수 있습니다. "

연구진은 활발한 색소 생산에 자연적으로 사용되는 사탕무에서 효소를 재사용함으로써 효모를 동축시켜 포도당에서 쉽게 추출되는 아미노산 인 티로신을 도파민으로 전환시킬 수 있었다.

레귤레이터 용 레드 플래그

Concordia University의 미생물 유전체학 및 공학 교수 인 Vincent Martin의 연구원의 도움으로 연구원들은 누룩에서 티로신에서 레티 쿠린까지 전체 7 가지 효소 경로를 재구성 할 수있었습니다.

"reticuline으로가는 것은 reticuline으로부터 코데인과 모르핀을 생산하는 분자 단계가 이미 효모에서 기술 되었기 때문에 중요합니다."Martin은 말합니다. "또한, reticuline은 BIA 경로의 분자 허브입니다. 거기에서 우리는 아편 제뿐만 아니라 다른 잠재적 인 약물에 대한 여러 가지 다른 경로를 탐색 할 수 있습니다. "

이 연구 결과는 집에서 만드는 약이 현실화 될 때 시계의 속도를 획기적으로 향상 시켰다고 연구원은 규제 당국과 법 집행 공무원이주의해야한다고 경고했다.

"우리는 설탕을 먹인 효모가 통제 된 물질을 안정적으로 생산할 수있는 몇 년이 아니라 2 년의 시간 경과를보고있을 것입니다."라고 Dueber는 말합니다. "이제는이 분야의 연구에 대한 정책을 생각할 때입니다. 현장은 놀랍게도 빠르게 움직이고 있으며 우리는 학대의 잠재 성을 완화 할 수 있도록 앞장서 서 있어야합니다. "

에서 발표 된 해설 자연 정책 분석가들은이 새로운 기술에 대한 긴급 규제를 요구하고있다. 그들은이 연구의 많은 이점을 강조하지만, "효모 균주에 대한 접근과 발효의 기본 기술을 가진 개인은 자작 키트와 동등한 효모를 사용하여 효모를 키울 수있다"고 지적했다.

그들은 변형 균주의 불법 운송을 탐지하고 통제하는 것이 어려울 것이라는 점을 지적하면서 허가 된 시설 및 허가 된 연구원에게 조작 된 효모 균주를 제한 할 것을 권고한다.

이러한 통제가 도움이 될 수 있지만, "아편 생산 균주를 만드는 방법에 대한 지식이 일단 나오면 기본 분자 생물학에서 훈련받은 사람은 누구나 이론적으로이를 구축 할 수 있다는 우려가 있습니다."

규제의 또 다른 목표는 DNA 서열을 합성하고 판매하는 회사들이다. "천연두와 같은 병원성 유기체에 묶인 염기 서열에 대한 제한이 이미 마련되어 있습니다"라고 DeLoache는 말합니다. "그러나 조절 된 물질을 생산하기위한 서열을 볼 때가 왔습니다."

출처: 캘리포니아 대학, 버클리