Morfina Homebrewed: Nenhuma Papoila Necessária

Morfina Homebrewed: Nenhuma Papoila Necessária

Os fãs de cerveja caseira e destilarias de quintal já sabem como usar fermento para converter açúcar em álcool.

Agora, os bioengenheiros foram muito além, completando os passos necessários para transformar a levedura alimentada com açúcar em uma fábrica microbiana para a produção de morfina e potencialmente outras drogas, incluindo antibióticos e terapias anti-câncer.

Na última década, um punhado de laboratórios de biologia sintética tem trabalhado para replicar em micróbios um complexo caminho químico da planta da papoula para permitir a produção de drogas terapêuticas.

Equipes de pesquisa recriaram de forma independente seções diferentes do caminho da droga da papoula usando E. coli ou levedura, mas o que faltava até agora eram os passos finais que permitiriam que um único organismo realizasse a tarefa do início ao fim.


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Um desafio doável

Um novo estudo publicado online na revista Biologia Química da Natureza mostra como os pesquisadores superaram esse obstáculo replicando os primeiros passos no caminho em uma linhagem de levedura projetada. Eles foram capazes de sintetizar a reticulina, um composto da papoula, da tirosina, um derivado da glicose.

"O que você realmente quer fazer a partir de uma perspectiva de fermentação é ser capaz de alimentar a glicose de levedura, que é uma fonte barata de açúcar, e fazer com que a levedura siga todos os passos químicos necessários para fazer sua droga terapêutica", diz John Dueber. , investigador principal do estudo e professor assistente de bioengenharia na Universidade da Califórnia, Berkeley.

“Com o nosso estudo, todos os passos foram descritos, e agora é uma questão de ligá-los e ampliar o processo. Não é um desafio trivial, mas é factível ”.

Caminho de papoulas

As qualidades que tornam o caminho da planta da papoula tão desafiadora são as mesmas que a tornam um alvo tão atraente para a pesquisa.

É complexo, mas é o alicerce sobre o qual os pesquisadores podem construir novas terapias. Os alcalóides da benzilisoquinolina, ou BIAs, são a classe de compostos altamente bioativos encontrados na papoula, e essa família inclui algumas moléculas 2,500 isoladas de plantas.

Talvez a trilha mais conhecida na via da BIA seja a que leva aos opiáceos, como a codeína, a morfina e a tebaína, um precursor da oxicodona e da hidrocodona. Todos são substâncias controladas. Mas trilhas diferentes levarão à papaverina antiespasmódica ou ao precursor de antibiótico dihidrosanguinarina.

"As plantas têm ciclos de crescimento lento, por isso é difícil explorar completamente todos os possíveis produtos químicos que podem ser produzidos a partir do caminho da BIA, por engenharia genética da papoula", diz o autor William DeLoache, aluno de doutorado em bioengenharia. “Mover o caminho da BIA para os micróbios reduz drasticamente o custo da descoberta de medicamentos. Podemos facilmente manipular e ajustar o DNA da levedura e testar rapidamente os resultados. ”

Reaproveitando uma enzima de beterraba que é naturalmente usada na produção de seus pigmentos vibrantes, os pesquisadores poderiam persuadir a levedura a converter a tirosina, um aminoácido derivado da glicose, em dopamina.

Bandeira vermelha para reguladores

Com a ajuda do laboratório de Vincent Martin, professor de genômica e engenharia microbiana na Universidade de Concordia, os pesquisadores conseguiram reconstituir o caminho completo de sete enzimas da tirosina para a reticulina na levedura.

"Chegar à reticulina é fundamental porque a partir daí, os passos moleculares que produzem codeína e morfina a partir de reticulina já foram descritos em levedura", diz Martin. “Além disso, a reticulina é um centro molecular no caminho da BIA. A partir daí, podemos explorar muitos caminhos diferentes para outras drogas em potencial, não apenas os opiáceos ”.

A descoberta acelera drasticamente o tempo para quando as drogas de fabricação caseira podem se tornar uma realidade, alertam os pesquisadores, alertando que as autoridades reguladoras e policiais devem prestar atenção.

"Estamos provavelmente olhando para um cronograma de um par de anos, não uma década ou mais, quando levedura alimentada com açúcar poderia produzir uma substância controlada de forma confiável", diz Dueber. “Agora é a hora de pensar em políticas para abordar essa área de pesquisa. O campo está se movendo surpreendentemente rápido, e precisamos estar na frente para que possamos mitigar o potencial de abuso. ”

Em um comentário publicado em natureza e com a publicação do novo estudo, os analistas de políticas exigem uma regulamentação urgente dessa nova tecnologia. Eles destacam os muitos benefícios deste trabalho, mas eles também apontam que “indivíduos com acesso à linhagem de levedura e habilidades básicas na fermentação seriam capazes de cultivar a levedura usando o equivalente a um kit de homebrew”.

Eles recomendam restringir cepas de levedura modificadas para instalações licenciadas e para pesquisadores autorizados, observando que seria difícil detectar e controlar o transporte ilícito de tais cepas.

Embora tais controles possam ajudar, Dueber diz: "Uma preocupação adicional é que, uma vez que o conhecimento de como criar uma cepa produtora de opiáceos esteja disponível, qualquer pessoa treinada em biologia molecular básica poderia teoricamente construí-la."

Outro alvo para a regulamentação seriam as empresas que sintetizam e vendem seqüências de DNA. "Restrições já estão em vigor para seqüências ligadas a organismos patogênicos, como a varíola", diz DeLoache. "Mas talvez seja hora de também olharmos para seqüências para produzir substâncias controladas."

Fonte: Universidade da Califórnia, Berkeley

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