Клетки оптимизированы для производства соединения, улучшающего "здоровое старение"

Международная группа ученых исследовала потенциал биосинтеза полиаминов и их аналогов для лечения и предотвращения возрастных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и сердечно-сосудистые заболевания.

Ключевым изучаемым соединением стал спермидин — природное вещество, присутствующее в крови человека и индуктор аутофагии. Этот клеточный процесс важен для очистки от поврежденных белков, например, неправильно свернутых белков в клетках мозга. С возрастом уровень спермидина в крови снижается. Его сложно производить методами традиционной химии из-за структурной сложности, а добыча из природных ресурсов нерентабельна и неустойчива.

Исследователи применили методы метаболической инженерии, чтобы заставить метаболизм дрожжей производить полиамины и их аналоги.

"Эта группа молекул обладает огромным потенциалом для решения важных социальных проблем, и было логично попытаться производить их с помощью биологии", — подчеркивает Цзюфу Цинь, старший научный сотрудник Центра биологической устойчивости Novo Nordisk, DTU.

Научный подход

Ученые изучили семь биосинтетических путей производства спермидина из аргинина или орнитина. С помощью анализа баланса потоков (flux balance analysis) они оценили максимальный теоретический выход для каждого пути.

После выбора наиболее эффективного пути и системной инженерии клеточного метаболизма дрожжей им удалось достичь производства спермидина с титром 2.3 грамма на литр в лабораторных масштабах.

"Мы ожидаем, что наши исследования заложат основу для производства разнообразных полиаминов и их аналогов методом ферментации, чтобы раскрыть потенциал этой области для фармакологических и сельскохозяйственных применений", — говорит Йенс Нильсен, профессор Технологического университета Чалмерса и CEO BioInnovation Institute.

Остается проблема низкой активности некоторых ферментов, вызывающей обратную связь и снижающей выход продукта.

Коммерциализация

Несмотря на необходимость дальнейшего улучшения штамма, масштабирование до коммерческого производства уже начато, поскольку текущие титры считаются достаточными для запуска.

На основе этого исследования была основана компания Chrysea Labs. Ее миссия — разработка пищевых интервенций для здорового долголетия путем улучшения естественного механизма аутофагии.

Поскольку рынок, как ожидается, будет расти в ближайшие годы, а конкуренция в этой области пока невелика, у Chrysea Labs есть возможность стать лидером в обеспечении здорового старения.