Ученые создали дрожжевую платформу для производства редких природных молекул

Многие современные лекарства, включая анальгетики и опиоиды, производятся из редких молекул, содержащихся в растениях и бактериях. Однако их крупномасштабное производство часто затруднено и экономически невыгодно.

В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, Винсент Мартин описывает метод, позволяющий синтезировать сложные биологически активные молекулы гораздо быстрее и эффективнее.

Ключевым компонентом новой технологии, разработанной профессором биологии и обладателем кафедры микробной инженерии и синтетической биологии Университета Конкордия, стали обычные пекарские дрожжи (Saccharomyces cerevisiae).

Используя передовые подходы синтетической биологии, Мартин и его коллеги из Беркли (Калифорния) смогли получить значительное количество бензилизохинолинового алкалоида (BIA) для синтеза ряда природных и новых химических структур на дрожжевой платформе.

По словам ученого, это может стать основой для крупномасштабного производства тысяч соединений, включая опиоидные анальгетики морфин и кодеин, а также антагонисты опиоидов налоксон и налтрексон, используемые для лечения передозировки и зависимости.

Долгий путь от гена до рынка

Мартин работал над этим результатом почти два десятилетия. Исследования начались с изучения генетического кода растений, который они используют для производства молекул-лекарств. Следующим шагом стала пересадка их генов и ферментов в дрожжи, чтобы проверить возможность производства вне естественной среды.

«В предыдущих работах мы показали, что можем получить миллиграммы этих молекул, но коммерциализация процесса возможна только при выходе на граммы», — объясняет Мартин. «В принципе, теперь у нас есть технологическая платформа, которая позволяет производить их в таком масштабе».

Это может иметь огромное значение для таких стран, как Канада, которая импортирует большинство редких молекул для лекарств из-за рубежа, что особенно актуально в условиях пандемии и уязвимости глобальных цепочек поставок.

«Для меня это подчеркивает важность разработки альтернативных биотехнологических процессов, которые могут лечь в основу отечественной фармацевтической промышленности», — добавляет он.

Новые возможности

Ученый считает, что исследователи смогут использовать новую платформу для коммерциализации и открытия новых лекарств.

«Мы демонстрируем, что с помощью этой платформы можем создавать так называемые новые, не существующие в природе молекулы», — говорит Мартин. «Экспериментируя с ферментами, генами и условиями культивирования, мы можем превратить это в инструмент для процесса открытия лекарств и получить доступ к совершенно новому структурному пространству».