Биоинженеры приспособили дрожжи для производства лекарств - Гранит науки - 2018-04-16

Работа по созданию генно-инженерного штамма пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae, способного производить ненаркотическое противокашевое средство носкапин - алкалоид, содержащийся в соке опийного мака – представлена в апрельском номере PNAS. Ученые оснастили новый штамм дрожжей набором генов из разных организмов, воссоздав в нем, таким образом, весь путь биосинтеза природного опиата. «Эта технология изменит способ производства важных лекарств», приводит слова одного из создателей штамма, синтетического биолога из Стэнфордского университета Кристины Смолке (Christina Smolke), The Scientist. «Обычно лекарства получают из природного мира, в основном из растений. Но молекулярная «линия сборки» в растениях эволюционировала таким образом, чтобы оптимизировать жизнеспособность самого растения, а не обеспечивать людей ведрами желаемых природных соединений», говорит Смолке. Для воссоздания пути биосинтеза носкапина авторы внесли 25 растительных, бактериальных и животных, а также шесть генов других дрожжевых штаммов в Saccharomyces cerevisiae. При этом они применили популярную технологию генного редактирования CRISPR, которая изменила гены, кодирующие ферменты, таким образом, чтобы они могли работать эффективно в экзотичной для них кислой среде дрожжевых клеток. Это повысило уровень производства носкапина дрожжами в 18 000 раз по сравнению с предшествующими опытами, в которых также были задействованы разные генетические комбинации. В результате группе Смолке удалось наработать значительное количество алкалоида всего за несколько дней.

Высокая продуктивность полученного штамма дрожжей означает, что со временем генно-инженерный метод можно будет оптимизировать до коммерческого производства, но для этого потребуется стократное повышение достигнутого уровня, которого, по мнению Смолке, можно добиться изменением масштабов лабораторного оборудования. Носкапин традиционно широко использовался как противокашлевое средство, но в 1998 году ученые из Университета Эмори (Emory University) обнаружили у этого алкалоида опия противораковый потенциал. С тех пор уже установлено, что носкапин уменьшает, а возможно и предотвращает метастазирование при раках молочной и предстательной желез у мышей, однако процесс выделения препарата из опийного мака остается на лабораторном уровне. «Мы больше не ограничены природными рамками, мы входим в эпоху, когда можно заимствовать у природы процессы производства, используя генную инженерию и создавая живые фабрики, вырабатывающие то, что нам нужно», отмечает Смолке. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».