Модифицированные микроводоросли превращают солнечный свет в ценное лекарство
Учёные из Копенгагенского центра наук о растениях (Copenhagen Plant Science Centre) при Копенгагенском университете успешно модифицировали штамм микроводорослей для производства сложных молекул в беспрецедентных масштабах. Это может стать основой для эффективного, недорогого и экологичного метода получения различных химических веществ, включая фармацевтические соединения.
Принцип работы
Идея заключается в перенаправлении части энергии, производимой микроводорослями в процессе фотосинтеза. Энергия направляется в генетически модифицированную часть клетки, способную производить различные сложные химические материалы, что запускает светозависимый биосинтез этих соединений.
Таким образом, микроводоросли становятся миниатюрными химическими фабриками со встроенным источником питания, способными превращать солнечный свет в широкий спектр продуктов: от химиотерапевтических препаратов или биопластиков до ценных ароматизаторов и отдушек.
Решение проблемы дорогих лекарств
Многие из таких веществ сегодня чрезвычайно дороги и сложны в производстве, поэтому их получают лишь в небольших количествах из лекарственных растений. Например, противораковый препарат Таксол (Taxol) производят из коры старых тисовых деревьев, что является трудоёмким процессом и приводит к дорогостоящему лечению. Производство с помощью микроводорослей могло бы решить эту проблему.
Устойчивое производство
Метод может работать устойчиво и непрерывно. Исследование показывает, что можно оптимизировать ферментативные процессы в клетках, используя только солнечный свет, воду и CO2, выращивая водоросли в прозрачных пластиковых пакетах в теплице.
Теоретически воду можно заменить сточными водами, что позволит процессу работать исключительно на возобновляемых источниках энергии и питательных веществ.
Конкурентное преимущество
Создание замкнутой системы, производящей ценные химические вещества из воды, солнечного света и CO2, было бы полностью конкурентоспособным методом по сравнению с текущими, где вещества в основном экстрагируют из растений или получают с помощью культур дрожжей и бактерий E. coli. В теории в долгосрочной перспективе использование этого метода должно быть дешевле, чем добавление больших количеств сахара, необходимого для функционирования обычных культур дрожжей и E. coli.
Текущие ограничения и перспективы
Метод с использованием генетически модифицированных микроводорослей в настоящее время имеет ограничения. Микроводоросли используют значительную часть захваченной солнечной энергии для поддержания собственных метаболических процессов, поскольку являются полностью фотосинтезирующими организмами.
По этой причине целесообразно использовать их для производства особенно ценных веществ, которые экономически эффективно производить в относительно небольших количествах за раз, например, лекарств.
Ожидается, что развитие методов и генетических инструментов для микроводорослей позволит преодолеть эти ограничения в ближайшем будущем.