Mnoho běžně používaných léčiv stále pochází z rostlin. Skopolamin, který se používá při nemoci z pohybu a při léčbě pooperační nevolnosti, se vyrábí z rostlin v čeledi nočních. Digoxin, lék na srdce, pochází z rostliny lišky. Kodein a další opioidní léky proti bolesti pocházejí z opiových mák.
Rostliny používané k výrobě léků jsou však někdy ohroženy nebo drahé. Špatné vegetační období nebo geopolitická nestabilita v oblasti, kde se rostlina pěstuje, by mohla způsobit pokles nabídky léčiv.
Nyní vědec ze Stanfordu přišel na to, jak izolovat molekulární „továrnu“ v ohrožené rostlině a sestavit ji do jiné, široce dostupné rostliny.
"Byla to výzva, protože rostliny jsou dost komplikované, " říká Elizabeth Sattely, profesor chemického inženýrství. "Je s nimi docela těžké pracovat." Jejich genomy jsou velmi komplikované. “
S jejím týmem spokojeně pracovala s himálajskou rostlinou zvanou mayapple, která produkuje prekurzory běžně používaného chemoterapeutického léčiva zvaného etoposid. Etoposid se používá k léčbě různých druhů rakoviny, včetně lymfomu, rakoviny plic, rakoviny varlat a některých typů leukémie a rakoviny mozku. Je na seznamu základních léků Světové zdravotnické organizace - léků považovaných za klíčové pro fungování lékařského systému. Mayapple však pomalu roste a v důsledku vysoké poptávky již léta klesá nabídka.
Potěšeně si uvědomil, že chemická montážní linka mayapple začíná v reakci na zranění jejích listů. Jakmile dojde k tomuto poškození, rostlina začne produkovat řadu proteinů. Některé z těchto proteinů nakonec produkují prekurzor etoposidu. Ale velkou otázkou bylo, které proteiny? Bylo jich tam více než 30, ale ne všichni se podíleli na přípravě předchůdce.
"To, co bylo rozhodující, bylo opravdu zúžení seznamu kandidátů, " říká Sattely.
Ona a její tým vyzkoušeli různé kombinace proteinů, dokud nezjistili, které 10 tvoří montážní linii. Poté vložili geny, které vytvořily těchto 10 proteinů, do jiné rostliny. Rostlina, kterou si vybrali, byla Nicotiana benthamiana, divoký příbuzný tabáku, který byl vybrán, protože je v laboratoři široce dostupný a snadno pěstitelný. Rostlina Nicotiana začala produkovat prekurzor etoposidu, stejně jako mayapple. Sattely a její postgraduální student Warren Lau publikovali svůj objev v časopise Science .
"Je to velmi pěkný důkaz konceptu, " říká Sattely.
Upřímně doufá, že nakonec vyrobí mikroby, jako jsou kvasinky, produkují stejné molekuly a zcela přeskakují rostliny. Pokud uspěje, připojí se k řadě vědců, kteří přišli na to, jak přeměnit mikroorganismy v továrny na výrobu drog. Teprve tento týden němečtí vědci oznámili, že z geneticky modifikovaných kvasinek vyrobili THC, směs v marihuaně, která produkuje „vysoké“ a může pomoci léčit vedlejší účinky chemoterapie a jiných nemocí. Minulý měsíc vědci ze Stanfordu zveřejnili výsledky, které ukazují, jak droždí produkují hydrokodon, lék proti bolesti opioidů podobný morfinu. Průlom má potenciál učinit takové drogy levnějšími a dostupnějšími. V roce 2013 chemičtí inženýři v Berkeley přiměli geneticky modifikované kvasinky k výrobě léčiv proti malárii.
Výroba léků pomocí kvasinek je ještě jednodušší a levnější než použití běžných laboratorních rostlin. Spotřební materiál je neuvěřitelně levný a snadno se vyrábí, zabírá málo místa nebo zvláštní péči a lze jej nekonečně manipulovat.
„Slibem v oboru syntetické biologie je, že můžete nechat buňky vyrobit nebo udělat cokoli, co chcete, “ říká Sattely.
Ale stále je toho co učit od rostlin a chemikálií, které produkují. Jakmile se způsoby molekulární produkce rostlin lépe pochopí, vědci se mohou naučit manipulovat s nimi a potenciálně vytvářet lepší léky s menším počtem vedlejších účinků.
"Rostliny jsou jedny z nejlepších molekulárních továren v přírodě, " říká Sattely. "Musíme se toho hodně dozvědět o těchto molekulách, které jsou tak důležité pro lidské zdraví a také pro zdraví rostlin."
