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科学家把酵母细胞变成毒品工厂

工程师们重新编程基因酵母的细胞机器创造微观的工厂将糖和氨基酸进入植物药物。

a stitched image of flowers and leaves

传统社会中发现的药用植物。现在我们可以利用生物技术合成的活性成分。 |技术人员通过珍烹饪CHRYSOS

自古以来,在几乎每一个大陆的文化发现,某些植物的叶子,咀嚼或酿造或擦在身上的时候,能解除病痛多样,激发幻觉,或者在更高的剂量,甚至引起死亡。

今天,制药公司进口从专业农场这些曾经珍稀植物和提取其活性的化合物,使药物如东莨菪碱缓解晕车手术后恶心,阿托品,遏制与帕金森氏症或帮助相关的流口水维持心脏功能插管时covid-19例并将其置于通风。

现在,葡京体育的工程师在一个非常现代的方式,通过基因重新编程酵母的特殊菌株的细胞机制,有效地将它们变成微小的工厂重新创建这些古老的补救措施,将糖和氨基酸进入这些民俗的药物,以同样的方式,啤酒酵母可以自然糖转化成酒精。

“我们看到周围的药物短缺covid-19危机驱动之家为什么我们需要新的,更可靠的方式来采购这些植物为基础的药物,这需要几个月到几年来从几个国家,在那里气候变化成长而来,自然灾害和地缘政治问题可能会破坏供应,”说 克里斯蒂娜·斯莫尔克,生物工程教授,高级作者  在今天出版的本质。

普拉香特斯里尼瓦桑,一名研究生在smolke实验室和论文的第一作者,进行了酵母的工厂底层编程。与工程师的心态,他看着每一个细胞器酵母,或基础代谢单位,如在装配线上的工作站。他想象细胞核为工厂控制中心,调节步骤一步化学处理需要组装药用化合物。线粒体产生能量的细胞器,需要特别注意。电池采用电子流水线上的挂钩或脱钩分子,并斯里尼瓦桑需要很多人做出他想要的产品 - 家庭复称莨菪烷类生物碱的化学化合物。人类用这些化合物千年,一切从缓解牙痛和bellyaches来进行宗教仪式和中毒的对手。

很长的使用历史

莨菪烷类生物碱的广泛的药用效用是共同进化的事故。化学两个植物科 - 古柯,可卡因的生产者和茄,其中包括天仙子和烟草以及西红柿和辣椒 - 进化,以抵御昆虫和动物只是这么碰巧完美配合的重要细胞受体哺乳动物神经系统。这些乙酰胆碱或乙酰胆碱受体的帮助将神经冲动成肌肉,腺体和其他人体组织的行动。当托烷类生物碱进入血流,其结合到这些ACh受体和任一刺激或抑制相邻的肌肉,腺体或组织,从而导致不同的和广泛的影响。

传统社会不明白这些化合物的生物化学,但​​他们没有注意到他们的药用美德。本地安第斯人咀嚼或酿造从古柯叶茶来抑制饥饿感,治疗胃肠道疾病和娱乐。从欧洲到北非到西亚,各国人民的青睐,从龙葵,或颠茄,故命名为妇女作为瞳孔扩大美容剂及其使用衍生莨菪烷类生物碱;现代眼科医生仍然使用它在眼科检查引发同样的效果。在东南亚,从曼陀罗植物莨菪烷类生物碱是内服鼻窦感染,以及澳大利亚的土著人基于灌木茄,这是今天的药物莨菪烷生物碱的主要来源的致幻作用的仪式。

代谢工程

smolke和她的团队花了三年时间共34个遗传修饰使得酵母的DNA,以控制莨菪烷类生物碱的化学看不见的装配过程的每一步。他们的方法 - 称为代谢工程 - 生物技术是其中遗传重编程的用途或修改天然存在的细胞过程来制造的产品来满足人类需求的更精确形式。例如,当啤酒酵母生产酒精的细胞自然排出的化学制品,我们可以收集和饮用。斯坦福团队精心设计的工程酵母的细胞器和膜,以确保其复杂莨菪烷生物碱分子原封不动出现在化工生产线,使他们对药物。

smolke,谁拥有 以前生物工程酵母 不同而产生不同家庭的植物为基础的镇痛药物,具有共同创办了一家生物技术初创公司将会从葡京体育授权的技术,将这些细胞工厂生产到全面生产,这是她希望把有关药物的实验量两年。

“植物是世界上最好的化学家,”说smolke。 “我们要概括其独特的和有用的化学物质在微生物驯化建立由自然界的启发而量身定制,以更好地满足人的需要的复杂分子。”

这项工作是由健康和自然科学的博士研究生奖学金和加拿大工程研究理事会的国家机构的支持。