Πολλά φάρμακα που χρησιμοποιούνται συχνά εξακολουθούν να προέρχονται από φυτά. Η σκοπολαμίνη, η οποία χρησιμοποιείται για την ασθένεια της κίνησης και για τη θεραπεία της μετεγχειρητικής ναυτίας, γίνεται από φυτά στην οικογένεια των νυχτερίδων. Το Digoxin, ένα φάρμακο για την καρδιά, προέρχεται από το φυτό foxglove. Η κωδεΐνη και άλλα παυσίπονα οπιοειδών προέρχονται από παπαρούνες οπίου.
Αλλά τα φυτά που χρησιμοποιούνται για να κάνουν φάρμακα είναι μερικές φορές απειλούνται ή δαπανηρά. Μια κακή καλλιεργητική περίοδος ή μια γεωπολιτική αστάθεια στην περιοχή όπου καλλιεργείται ένα φυτό θα μπορούσε να προκαλέσει μείωση της προσφοράς φαρμάκων.
Τώρα, ένας επιστήμονας του Στάνφορντ έχει καταλάβει πώς να απομονώσει το μοριακό "εργοστάσιο" μέσα σε ένα φυτό που απειλείται με εξαφάνιση και να το συναρμολογήσει μέσα σε ένα άλλο ευρύτερα διαθέσιμο φυτό.
"Αυτή ήταν μια πρόκληση, επειδή τα φυτά είναι αρκετά περίπλοκα", λέει η Elizabeth Sattely, καθηγητής χημικής μηχανικής. "Είναι αρκετά δύσκολο να εργαστούν. Τα γονιδιώματα τους είναι πολύ περίπλοκα. "
Η Sattely και η ομάδα της εργάστηκε με ένα φυτό Ιμαλαΐων που ονομάζεται Mayapple, το οποίο παράγει πρόδρομες ουσίες σε ένα φάρμακο χημειοθεραπείας που ονομάζεται etoposide. Η ετοποσίδη χρησιμοποιείται για τη θεραπεία ποικίλων μορφών καρκίνου, συμπεριλαμβανομένου του λεμφώματος, του καρκίνου του πνεύμονα, του καρκίνου των όρχεων και ορισμένων τύπων λευχαιμίας και καρκίνου του εγκεφάλου. Είναι στον κατάλογο των βασικών φαρμάκων του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας-φάρμακα που κρίνονται κρίσιμα για τη λειτουργία του ιατρικού συστήματος. Όμως, η μανιάλα αναπτύσσεται με αργούς ρυθμούς και η προσφορά μειώνεται εδώ και χρόνια λόγω της μεγάλης ζήτησης.
Ο Sattely συνειδητοποίησε ότι η χημική γραμμή συναρμολόγησης Mayapple ξεκινάει ως απάντηση στα φύλλα του που τραυματίζονται. Μόλις παρουσιαστεί αυτός ο τραυματισμός, το φυτό αρχίζει να παράγει μια σειρά πρωτεϊνών. Μερικές από αυτές τις πρωτεΐνες τελικά παράγουν τον πρόδρομο της ετοποσίδης. Αλλά το μεγάλο ερώτημα ήταν ποιες πρωτεΐνες; Υπήρχαν περισσότεροι από 30 παρόντες, αλλά δεν εμπλέκονταν όλοι στη δημιουργία του προδρόμου.
"Αυτό που ήταν ζωτικής σημασίας εδώ ήταν να μειώσουμε την λίστα των υποψηφίων μας", λέει ο Sattely.
Αυτή και η ομάδα της προσπάθησαν να βρουν διάφορους συνδυασμούς πρωτεϊνών μέχρι να καταλάβουν ποια ήταν η γραμμή συναρμολόγησης. Στη συνέχεια, έβαλαν τα γονίδια που έκαναν αυτές τις 10 πρωτεΐνες σε διαφορετικό φυτό. Το φυτό που επέλεξαν ήταν το Nicotiana benthamiana, άγριος συγγενής του καπνού, που επιλέχθηκε επειδή είναι ευρέως διαθέσιμο και εύκολο να αναπτυχθεί σε ένα εργαστήριο. Το εργοστάσιο Nicotiana άρχισε να παράγει τον πρόδρομο της ετοποσίδης, όπως ακριβώς και η μήτρα. Η Sattely και ο μεταπτυχιακός φοιτητής της, Warren Lau, δημοσίευσαν την ανακάλυψή τους στο περιοδικό Science .
"Αυτή είναι μια πολύ ωραία απόδειξη της έννοιας", λέει ο Sattely.
Σίγουρα ελπίζει να κάνει τελικά τα μικρόβια, όπως η μαγιά, να παράγουν τα ίδια μόρια, παρακάμπτοντας τα φυτά εντελώς. Εάν πετύχει, θα συμμετάσχει σε διάφορους επιστήμονες που έχουν καταλάβει πώς να μετατρέψουν τους μικροοργανισμούς σε εργοστάσια παραγωγής ναρκωτικών. Μόλις αυτή την εβδομάδα, γερμανοί επιστήμονες ανακοίνωσαν ότι είχαν κάνει γενετικά τροποποιημένη ζύμη, παράγουν THC, την ένωση στη μαριχουάνα που παράγει το "υψηλό" και μπορούν να βοηθήσουν στη θεραπεία των παρενεργειών από χημειοθεραπεία και άλλες ασθένειες. Τον περασμένο μήνα, οι ερευνητές του Στάνφορντ δημοσίευσαν αποτελέσματα που δείχνουν πώς είχαν κάνει ζύμη την υδροκωδόνη, ένα παυσίπονο οπιοειδών παρόμοιο με τη μορφίνη. Η επανάσταση έχει τη δυνατότητα να καταστήσει αυτά τα φάρμακα φθηνότερα και πιο προσιτά. Το 2013, οι χημικοί μηχανικοί στο Μπέρκλεϊ προωθούσαν τη γενετικά τροποποιημένη ζύμη για την παραγωγή φαρμάκων κατά της ελονοσίας.
Η παρασκευή φαρμάκων με μαγιά είναι ακόμη απλούστερη και λιγότερο δαπανηρή από τη χρήση κοινών εργαστηριακών φυτών. Οι προμήθειες είναι απίστευτα φθηνές και εύκολο να παραχθούν, να πάρουν λίγο χώρο ή ιδιαίτερη φροντίδα και μπορούν να χειριστούν απεριόριστα.
"Η υπόσχεση του πεδίου της συνθετικής βιολογίας είναι ότι μπορείτε να πάρετε τα κύτταρα για να κάνετε ή να κάνετε οτιδήποτε θέλετε", λέει ο Sattely.
Αλλά υπάρχουν ακόμα πολλά να μάθουν από τα φυτά και τις χημικές ουσίες που παράγουν. Καθώς οι οδοί μοριακής παραγωγής των φυτών γίνονται καλύτερα κατανοητές, οι επιστήμονες μπορούν να μάθουν να τους χειραγωγούν, ενδεχομένως να παράγουν καλύτερα φάρμακα με λιγότερες παρενέργειες.
"Τα φυτά είναι μερικά από τα καλύτερα μοριακά εργοστάσια στη φύση", λέει ο Sattely. "Έχουμε πολλά να μάθουμε για αυτά τα μόρια που είναι τόσο σημαντικά για την ανθρώπινη υγεία και επίσης για την υγεία των φυτών".
