Marijuana: Ragi yang Dimodifikasi Secara Genetis Digunakan untuk Menghasilkan THCA dan CBDA

Salah satu rintangan terbesar untuk membuat orang naik mariyuana medis adalah beberapa orang tidak suka ganja. Bahkan ketika legalisasi meluas, gulma masih memiliki jalan panjang sebelum sepenuhnya melepaskan reputasinya yang buruk. Sementara itu, temuan a Alam Penelitian yang diterbitkan Rabu dapat membantu membuat ganja bermanfaat bagi orang-orang yang curiga terhadap masa lalunya. Dengan meretas biologi ragi, para ilmuwan menemukan cara untuk membuat bahan aktif ganja tanpa tanaman ganja.

Penelitian yang dipimpin oleh Jay Keasling, Ph.D., seorang profesor teknik kimia dan bioteknologi Universitas California, Berkeley, menunjukkan bahwa ragi dapat dimodifikasi secara genetik untuk menghasilkan beberapa cannabinoid utama, senyawa kimia yang ditemukan dalam ganja.

Cannabinoid yang paling terkenal adalah THC, dikenal karena kemampuannya untuk membuat orang tinggi, dan CBD (cannabidiol), yang terkait dengan pembebasan dari rasa sakit dan kecemasan. Senyawa-senyawa ini, dan lusinan cannabinoid lain yang dikenal di pabrik, tampaknya memainkan berbagai peran dalam manfaat terapi ganja medis. Keasling dan koleganya menunjukkan bahwa ragi dapat digunakan untuk memproduksi THCA (Δ9-tetrahydrocannabinolic acid) dan CBDA (cannabidiolic acid), bahan kimia perintis untuk THC dan CBD.

Teknik ini bukanlah hal yang baru: Ragi yang dimodifikasi secara genetik sebelumnya telah dimodifikasi untuk menghasilkan hop untuk memberikan rasa bir, putih telur sintetis, dan bahkan bahan kimia untuk membumbui cokelat. Teknik modifikasi genetika seperti CRISPR / Cas9 dapat digunakan untuk membajak proses ragi yang biasa untuk menghasilkan senyawa dengan memungkinkan para ilmuwan untuk memasukkan gen dari organisme yang berbeda - membawa instruksi untuk membuat bahan kimia yang berbeda - ke dalam genom ragi. Sel-sel ragi membawa kehidupan mereka seperti biasa, mereka menghasilkan bahan kimia yang diinginkan, yang kemudian dapat dikumpulkan oleh para ilmuwan.

Dalam hal ini, tim memberikan ragi a Ganja -berat gen yang membawa instruksi untuk menghasilkan asam olivetolik, senyawa prekursor untuk THC atau CBD. Mereka juga memberi mereka Ganja gen yang akan menciptakan enzim yang sebenarnya bisa mengubah asam olivetolik ke THC dan CBD. Jadi, bersama dengan diet stabil gula galaktosa sederhana, ragi memiliki semua yang mereka butuhkan untuk melakukan penawaran tim.

"Bersama-sama," tulis tim, "hasil ini meletakkan dasar untuk produksi cannabinoid alami dan sintetis dalam skala besar, yang dapat meningkatkan penelitian farmakologis ke dalam senyawa ini."

Maksud dari penelitian ini adalah untuk mengetahui bagaimana memproduksi cannabinoid "independen dari budidaya ganja"; dengan kata lain, untuk meraup manfaat ganja tanpa membutuhkan tanaman. Ada keuntungan besar untuk melakukannya: Cannabinoid saat ini digunakan untuk obat resep (seperti obat anti-kejang berbasis CBD Epidiolex) berasal langsung dari pabrik, di mana mereka tidak benar-benar ada dalam konsentrasi yang sangat tinggi. Jika senyawa yang sama dapat diproduksi secara artifisial, akan lebih mudah ditingkatkan untuk membuat obat resep.

Dan, tentu saja, untuk masyarakat konservatif gulma, jauh lebih mudah untuk minum pil yang mengandung senyawa ganja daripada menggunakan ganja itu sendiri. Dengan cara yang sama bahwa opioid opium yang berasal dari opium seperti kodein dan morfin biasanya digunakan sebagai obat tetapi sekarang tabu untuk mendapatkan opium poppy sendiri, pintu sekarang terbuka untuk bahan kimia seperti CBD dan THC untuk ada dan diproduksi, jauh dari tanaman disalahpahami dari mana mereka berasal di tempat pertama.

Abstrak:

Cannabis sativa L. telah dibudidayakan dan digunakan di seluruh dunia untuk khasiat obatnya selama ribuan tahun. Beberapa cannabinoid, konstituen ciri khas dari Ganja, dan analognya telah diselidiki secara luas untuk aplikasi medis potensial mereka. Formulasi cannabinoid tertentu telah disetujui sebagai obat resep di beberapa negara untuk pengobatan berbagai penyakit manusia. Namun, studi dan penggunaan obat kanabinoid telah terhambat oleh penjadwalan hukum Ganja, rendahnya jumlah tanaman dari hampir semua lusinan cannabinoid yang diketahui, dan kompleksitas strukturalnya, yang membatasi sintesis kimia massal. Di sini kami melaporkan biosintesis lengkap dari asam cannabinoid utama cannabigerolic, asam Δ9-tetrahydrocannabinolic, asam cannabidiolic, asam tet9-tetrahydrocannabivarinic dan asam cannabidivarinic di Saccharomyces cerevisiae, dari gula galaktosa sederhana. Untuk mencapai hal ini, kami merekayasa jalur mevalonate asli untuk memberikan fluks tinggi dari geranyl pirofosfat dan memperkenalkan jalur biosintesis hexanoyl-CoA heterolog yang diturunkan secara multi-organisme. Kami juga memperkenalkan Ganja gen yang menyandikan enzim yang terlibat dalam biosintesis asam olivetolik, serta gen untuk enzim yang sebelumnya tidak ditemukan dengan geranylpyrophosphate: olivetolate aktivitas geranyltransferase dan gen untuk sintesis cannabinoid yang sesuai. Selain itu, kami menetapkan pendekatan biosintesis yang memanfaatkan pergaulan bebas dari beberapa gen jalur untuk menghasilkan analog kanabinoid. Memberi makan asam lemak yang berbeda ke strain yang direkayasa kami menghasilkan analog cannabinoid dengan modifikasi di bagian molekul yang diketahui mengubah afinitas dan potensi pengikatan reseptor. Kami juga menunjukkan bahwa sistem biologis kami dapat dilengkapi dengan kimia sintetik sederhana untuk lebih memperluas ruang kimia yang dapat diakses. Pekerjaan kami menyajikan platform untuk produksi cannabinoid alami dan tidak alami yang akan memungkinkan untuk studi yang lebih ketat dari senyawa ini dan dapat digunakan dalam pengembangan perawatan untuk berbagai masalah kesehatan manusia.