Bioingegneri dell’Università di Stanford hanno modificato il DNA del lievito, aggiungere cinque nuovi geni da due organismi diversi di cellule di lievito, al fine di produrre oppioidi eliminando la necessità di coltivare il papavero. Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista Nature Chemical Biology.

Il papavero da oppio è la fonte di una varietà di farmaci come l’analgesico morfina, medicine per la tosse, l’antidolorifico codeina e il  vasodilatatore papaverina.
Molti altri farmaci possono essere sintetizzati chimicamente da prodotti del papavero.

Coltivare papaveri da oppio è problematico perché essi sono utilizzati anche per la produzione di eroina. L'International Narcotics Control Board ha limitato la crescita del papavero da oppio in alcune aree fortemente regolamentate come l'Australia e la Turchia, e una gran parte di oppiacei del mondo sono coltivate sull'isola australiana di Tasmania, rendendo la fornitura vulnerabile ai cambiamenti climatici e alle catastrofi naturali come le inondazioni.
Un gruppo di ricercatori americani hanno dimostrato che un lievito geneticamente modificato è in grado di sintetizzare la morfina e farmaci oppiacei semisintetici. Questo potrebbe ovviare alla necessità di coltivare il papavero da oppio, riducendo i problemi di sicurezza e i conseguenti ostacoli normativi, nonché i costi di sintetizzare chimicamente alcuni oppiacei sintetici.

Il bioingegnere Christina Smolke e i suoi colleghi della Stanford University in California stanno lavorando verso un ceppo geneticamente modificato di lievito per la produzione di composti oppiacei.
Questa strategia di produzione alternativa, utilizza il lievito di birra “Saccharomyces cerevisiae” per la trasformazione degli oppiacei.

Il team di ricerca ha passato più di dieci anni a studiare un modo per modificare a livello ingegneristico le cellule di lievito al fine di riprodurre la biochimica dei papaveri.
Ora sono finalmente riusciti ad aggiungere cinque nuovi geni da due organismi diversi di cellule di lievito. Tre di questi geni provenivano dal papavero, mentre altri da un batterio che vive generalmente sugli steli delle piante di papavero, Pseudomonas putida M10. Il tutto per convertire la tebaina in codeina, morfina, idromorfone, idrocodone e ossicodone.

I ricercatori hanno affermato di aver ottimizzato il titolo del ceppo e la specificità titolando il numero di copie del gene, migliorando la fornitura co-substrato, applicando una strategia di ingegneria spaziale e eseguendo una fermentazione ad alta densità, che ha portato a un totale di titoli di oppiacei fino a 131 mg/l.

Questo lavoro è un passo importante verso la biosintesi totale del prezioso alcaloide benzilisochinolina, e dimostra il potenziale per lo sviluppo di una piattaforma per la produzione di lievito sostenibile e sicuro per la sintesi di oppioidi.

Concludendo, come ha affermato la Dr. Smoke, il sistema funziona bene ma potrebbero essere necessari molti anni per perfezionare gli ultimi passaggi e arrivare finalmente alla produzione massiva di farmaci pressoché identici a quelli attuali.

Emilia Vaccaro

Thodey K. et al. A microbial biomanufacturing platform for natural and semisynthetic opioids. Nat Chem Biol. 2014 Aug 24. doi: 10.1038/nchembio.1613.
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