科学家用基因工程酵母出产大麻主要成分:高质量低成本更环保

发布时间:2019-03-01 08:04:56

数千年被人类用来酿酒的酵母,经过改造后现在现已会出产大麻的主要成分——让人振奋的THC(四氢大麻酚)和非精力活性物质CBD(大麻二酚),以及大麻这栽培物天然所不含的一些新式大麻素。

来历均为加州大学伯克利分校

2月27日,国际尖端学术期刊《天然》(Nature)在线宣布了美国加州大学伯克利分校的组成生物学家们的最新研讨成果。“对顾客来说,优点是高质量、低本钱的CBD和THC:你能够从酵母中得到你想要的东西。”加州大学伯克利分校化学和生物分子工程教授、劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的科学家Jay Keasling说, “这是一种更安全、更环保的出产大麻素的办法。”

酵母仅需求糖类,是一种简略而廉价的出产纯大麻素的办法。而传统的办法,也就是从大麻植物的花蕾中提取纯大麻素的本钱很高。

此前有研讨描绘了在酵母中构建部分的大麻素出产线,但没有完好的进程。这项最新的研讨初次“将一切的部分体现完好,并且是在一个细胞内完结,这一点十分棒。”加拿大蒙特利尔Hyasynth Bio公司首席执行官Kevin Chen如此点评,有至少10家公司在跟Hyasynth Bio公司相同致力于开发能够出产大麻类的工程酵母、细菌和藻类。

现在,美国食物药物管理局(FDA)已同意含有THC的药物用于削减化疗后的厌恶和改进艾滋病患者的胃口。CBD则被越来越多地用于化妆品,也就是所谓的药妆品,并已被同意用于医治儿童癫痫发生。它正在作为一种医治包含焦虑、帕金森病和缓慢痛苦在内的多种疾病的疗法进行研讨。

但是,对大麻中100多种其他化学物质的医学研讨一向很困难,这些化学物质的含量一般很低,很难从大麻中提取出来。研讨团队以为,例如酵母这样更廉价、更纯的来历,能够使这类研讨更简单。实际上,酵母现已能够出产包含人类生长激素、胰岛素、凝血因子等药物。最近,酵母还能够发生吗啡和其他阿片类药物,但现在还没有上市。

研讨团队修改了酿酒酵母中的几个基因,并从5种细菌和大麻中引入了其他基因。他们一共进行了16次基因改造,将半乳糖转化为THC或CBD的非活性方式,随后加热这些大麻素将它们转化为活性物质。研讨小组取得的THC含量约为每升8毫克,CBD含量更低些。

他们还使酵母发生了别的两种天然大麻素,CBDV (次大麻二酚)和THCV (四氢次大麻酚),这两种物质的效果尚不清楚。

令人惊奇的是,研讨团队还能改造他们的酵母菌,将各种脂肪酸转化成天然界中不存在的大麻素。挑选这些化合物的医治特性是具有可行性的,如果有任何期望都能够申请专利,由于它们不是天然发生的。研讨团队以为,新发生的大麻素或许有助于树立制药公司的爱好,这些公司此前很少积极探索大麻类药物。

他们最终总结表明,这些研讨结果为大规模出产天然和组成大麻素用作处方药奠定了根底,有望增强对这些化合物的药理学研讨。

Keasling着重,“根据新式大麻素的新疗法也是有或许的:其间包含很难从植物中获取的稀有大麻素,以及不或许从植物中取得的非天然大麻素。”

值得注意的是,现在,大麻及其提取物在美国的10个州及哥伦比亚特区是合法的,而娱乐性大麻——吸烟、蒸腾或在食用产品中消费——在美国是一项数十亿美元的全国性事务。

Keasling已于2015年在加州成立了Demetrix公司,该公司现在从加州大学伯克利分校运用授权运用酵母发生大麻素的技能。

"经济远景看起来真的很好。" Keasling说,“本钱是有竞赛力的,或者说比从植物中提取大麻素的本钱更低。出产商也不用忧虑进程中发生杂质污染,例如,CBD中的THC,这种物质会让你感到振奋。”

不过,加州卡尔斯巴德Librede公司的首席执行官Jason Poulos表明,要想与天然植物提取的大麻素竞赛,上述大麻素产值至少需求进步100倍。Librede公司具有从酵母中提取大麻素的工艺的首个专利。

作为组成生物学的前驱之一,Keasling长期以来一向致力于将酵母菌和细菌开发为“绿色”制药厂,以消除化学工业中常见的贵重的组成或提取进程,以及一般有毒或有害环境的化学副产品。

Keasling以为,大麻栽培是动力密集型和环境损坏型工业的典型比如。美国加州西北部的农场用的杀虫剂和化肥污染了溪水,不合法栽培还导致了采伐。室内栽培的通风机和栽培灯则需求耗费很多的动力,占全年电力耗费的份额越来越大。一项研讨估量,加州大麻工业占该州电力运用量的3%,室内栽培现已导致一些城市停电。

因而,Keasling对寻觅一种“绿色”的办法来出产大麻中的活性化学物质很感爱好。

“这是一项风趣的科学应战。”他表明,这与他在酵母范畴成功战胜的其他应战相似。2006年,Keasling培育出国际上第一株出产抗疟药物青蒿酸的酵母工程菌。他还经过改造酵母,将植物废料转化为生物燃料,为食物和化妆品工业以及制作新材料的化学中间体组成风味和气味。

“但当你看到一些癫痫患者,尤其是儿童,在运用CBD时取得一些协助,你就会意识到这些分子有必定的价值,而在酵母中发生大麻素或许真的很棒。”Keasling表明。

相关查找天然酵母的做法天然酵母面包天然酵母和干酵母