Marihuana: levadura genéticamente modificada utilizada para producir THCA y CBDA

Uno de los mayores obstáculos para lograr que las personas se involucren con la marihuana medicinal es que algunas personas no me gusta la marihuana. Aun cuando la legalización se generaliza, la maleza tiene un largo camino por recorrer antes de deshacerse por completo de su mala reputación. Mientras tanto, los hallazgos de un Naturaleza Un estudio publicado el miércoles podría ayudar a que la marihuana sea útil para las personas que desconfían de su pasado. Al piratear la biología de la levadura, los científicos encontraron una manera de hacer que los ingredientes activos de la marihuana Sin la planta de marihuana.

El estudio, dirigido por Jay Keasling, Ph.D., profesor de ingeniería química y bioingeniería de la Universidad de California en Berkeley, muestra que la levadura puede modificarse genéticamente para producir algunos de los principales cannabinoides, los compuestos químicos que se encuentran en la marihuana.

Los cannabinoides más conocidos son el THC, conocido por su capacidad para elevar a las personas, y el CDB (cannabidiol), asociado con el alivio del dolor y la ansiedad. Estos compuestos, y las docenas de otros cannabinoides conocidos en la planta, parecen desempeñar varias funciones en los beneficios terapéuticos de la marihuana medicinal. Keasling y sus colegas muestran que la levadura se puede usar para producir THCA (Δ9-tetrahydrocannabinolic acid) y CBDA (cannabidiolic acid), los precursores químicos de THC y CBD.

Esta técnica no es nada nueva: la levadura modificada genéticamente ha sido modificada previamente para producir lúpulos para impartir el sabor de la cerveza, las claras de huevo sintéticas e incluso los químicos para dar sabor al chocolate. Las técnicas de modificación genética como CRISPR / Cas9 se pueden usar para secuestrar los procesos habituales de la levadura para producir compuestos al permitir que los científicos inserten un gen de un organismo diferente, que contiene las instrucciones para producir un producto químico diferente, en el genoma de la levadura. A medida que las células de levadura continúan sus vidas como de costumbre, producen el químico deseado, que los científicos pueden recolectar.

En este caso, el equipo le dio a su levadura un Canabis gen derivado que contiene instrucciones para producir ácido olivetólico, un compuesto precursor de THC o CBD. Ellos tambien les dieron Canabis genes que crearían las enzimas que realmente podrían convertir el ácido olivetólico dentro THC y CBD. Y así, junto con una dieta constante de la galactosa de azúcar simple, la levadura tenía todo lo necesario para cumplir con las órdenes del equipo.

"Juntos", escribe el equipo, "estos resultados sientan las bases para la producción a gran escala de cannabinoides naturales y sintéticos, que podrían mejorar la investigación farmacológica de estos compuestos".

El objetivo de este estudio fue descubrir cómo producir cannabinoides "independientemente del cultivo de cannabis"; En otras palabras, cosechar los beneficios de la marihuana sin necesidad de la planta. Hay una gran ventaja al hacerlo: los cannabinoides que se usan actualmente para los medicamentos recetados (como el Epidiolex, un medicamento anticonvulsivo a base de CDB) se derivan directamente de la planta, donde en realidad no existen en concentraciones muy altas. Si el mismo compuesto puede producirse artificialmente, será mucho más fácil escalar para producir medicamentos recetados.

Y, por supuesto, para el público conservador de malezas, es mucho más fácil tomar una pastilla que contenga compuestos de marihuana que usarla. De la misma manera que los opiáceos derivados de la adormidera, como la codeína y la morfina, se usan comúnmente como drogas, pero ahora es un tabú obtener lo mismo de la adormidera, la puerta ahora está abierta para que productos químicos como el CDB y el THC existan y se produzcan, muy lejos. de la planta mal entendida de la que vinieron en primer lugar.

Resumen:

Cannabis sativa L. ha sido cultivada y utilizada en todo el mundo por sus propiedades medicinales durante milenios. Algunos cannabinoides, los constituyentes distintivos de Canabis, y sus análogos han sido investigados extensivamente por sus posibles aplicaciones médicas. Ciertas formulaciones de cannabinoides han sido aprobadas como medicamentos recetados en varios países para el tratamiento de una variedad de enfermedades humanas. Sin embargo, el estudio y uso medicinal de los cannabinoides se ha visto obstaculizado por la programación legal de Canabis, la baja abundancia en la planta de casi todas las docenas de cannabinoides conocidos, y su complejidad estructural, que limita la síntesis química en masa. Aquí presentamos la biosíntesis completa de los principales cannabinoides ácido cannabigerólico, ácido 9-tetrahidrocannabinólico, ácido cannabidiolico, ácido 9- tetrahidrocannabivarínico y ácido cannabidivarínico en Saccharomyces cerevisiae, a partir de la simple galactosa de azúcar. Para lograr esto, diseñamos la ruta del mevalonato nativo para proporcionar un alto flujo de piranofosfato de geranilo e introdujimos una ruta biosintética de hexanoil-CoA heteróloga y derivada de múltiples organismos. También presentamos el Canabis genes que codifican las enzimas involucradas en la biosíntesis del ácido olivetólico, así como el gen de una enzima no descubierta previamente con geranilpirofosfato: olivetolato geraniltransferasa actividad y los genes para las cannabinoides sintasas correspondientes. Además, establecimos un enfoque biosintético que aprovechó la promiscuidad de varios genes de la vía para producir análogos de cannabinoides. Alimentar diferentes ácidos grasos a nuestras cepas diseñadas produjo análogos de cannabinoides con modificaciones en la parte de la molécula que se sabe que altera la afinidad y la potencia de unión al receptor. También demostramos que nuestro sistema biológico podría complementarse con una química sintética simple para expandir aún más el espacio químico accesible. Nuestro trabajo presenta una plataforma para la producción de cannabinoides naturales y no naturales que permitirán un estudio más riguroso de estos compuestos y podrían utilizarse en el desarrollo de tratamientos para una variedad de problemas de salud humana.