Paljud tavaliselt kasutatavad ravimid on endiselt saadud taimedest. Skopolamiin, mida kasutatakse liikumishaiguse ja kirurgilise operatsioonijärgse iivelduse raviks, on valmistatud öösärkide perekonna taimedest. Südameravim digoksiin on pärit rebaseõietaimest. Kodeiin ja muud opioidide valuvaigistid on saadud oopiumimoonidest.
Kuid ravimite valmistamiseks kasutatavad taimed on mõnikord ohustatud või kallid. Halb kasvuperiood või geopoliitiline ebastabiilsus piirkonnas, kus taime kasvatatakse, võib põhjustada ravimite pakkumise langust.
Nüüd on Stanfordi teadlane välja mõelnud, kuidas isoleerida ohustatud taime molekulide tehas ja koondada see teise, laiemalt kättesaadava taime sisse.
"See oli väljakutse, sest taimed on üsna keerulised, " ütleb keemiainseneri professor Elizabeth Sattely. “Nendega on päris keeruline töötada. Nende genoomid on väga keerulised. ”
Sattely ja tema meeskond tegid koostööd Himaalaja taimega, mille nimi on maisirakk, mis toodab eeliseid tavaliselt kasutatavale keemiaravi ravimile etoposiid. Etoposiidi kasutatakse mitmesuguste vähkide, sealhulgas lümfoomi, kopsuvähi, munandivähi ning teatud tüüpi leukeemia ja ajuvähi raviks. See on Maailma Terviseorganisatsiooni oluliste ravimite nimekirjas - ravimid, mida peetakse meditsiinisüsteemi toimimiseks ülioluliseks. Kuid maisirakk kasvab aeglaselt ja pakkumine on suure nõudluse tõttu aastaid vähenenud.
Rahulikult mõistsin, et apelsini keemiline koostorong käivitub vastusena lehtede vigastamisele. Kui see vigastus on tekkinud, hakkab taim tootma mitmeid valke. Mõned neist valkudest toodavad lõpuks etoposiidi eelkäija. Kuid suur küsimus oli, millised valgud? Kohal oli üle 30, kuid mitte kõik neist ei olnud eelkäija tegemisega seotud.
"Siin oli ülioluline meie kandidaatide nimekirja ahendamine, " sõnab Sattely.
Tema ja ta meeskond proovisid erinevaid valkude kombinatsioone, kuni nad mõistsid, millised 10 moodustavad kogumisliini. Seejärel panid nad geenid, mis need 10 valku muutsid, teistsugusesse taime. Taim, mille nad valisid, oli Nicotiana benthamiana, kes on tubaka metsik sugulane, kuna see on laialdaselt saadaval ja seda on laboris lihtne kasvatada. Nicotiana tehas hakkas tootma etoposiidide eelkäijat, nagu ka apelsin. Sattely ja tema abiturient Warren Lau avaldasid oma avastuse ajakirjas Science .
"See on kontseptsiooni väga kena tõestusmaterjal, " ütleb Sattely.
Täiuslikult loodab mikroobid, näiteks pärm, lõpuks samu molekule toota, jättes taimed täielikult vahele. Kui see õnnestub, liitub ta paljude teadlastega, kes on mõelnud, kuidas muuta mikroorganismid ravimitootmiseks. Just sel nädalal teatasid Saksa teadlased, et nad on geneetiliselt muundatud pärmis tootnud THC-d - marihuaanas leiduvat ühendit, mis tekitab „kõrget“ taset ja võib aidata ravida keemiaravi ja muude haiguste kõrvaltoimeid. Eelmisel kuul avaldasid Stanfordi teadlased tulemused, mis näitasid, kuidas nad olid pannud pärmi tootma hüdrokodooni - morfiiniga sarnast opioidi valuvaigistit. Läbimurre võib muuta sellised ravimid odavamaks ja kättesaadavamaks. 2013. aastal meelitasid Berkeley keemiainsenerid geneetiliselt muundatud pärmi malaariavastaste ravimite tootmiseks.
Ravimite valmistamine pärmiga on veelgi lihtsam ja odavam kui tavaliste laboritaimede kasutamine. Tarvikud on uskumatult odavad ja neid on lihtne toota, need võtavad vähe ruumi või vajavad erilist hoolt ning neid saab lõputult manipuleerida.
"Sünteetilise bioloogia valdkonna lubadus on see, et saate rakke teha või teha midagi, mida soovite, " ütleb Sattely.
Kuid taimedelt ja nende toodetavatest kemikaalidest on veel palju õppida. Kuna taimede molekulaarse tootmise viisid on paremini mõistetavad, saavad teadlased õppida nendega manipuleerima, tootes potentsiaalselt paremaid ravimeid, millel on vähem kõrvaltoimeid.
"Taimed on ühed parimad molekulaarsed tehased looduses, " ütleb Sattely. "Meil on palju õppida nendest molekulidest, mis on nii inimeste kui ka taime tervise jaoks olulised."
