Laboratorium zamiast maku

Odkryty właśnie gen nazwano STORR. Naukowcy poszukiwali go od dawna. Odgrywa on kluczową rolę w syntetyzowaniu alkaloidów – morfiny i kodeiny.

Morfina jest organicznym związkiem chemicznym, główną substancją psychoaktywną zawartą w opium. W stanie czystym morfina jest białym, krystalicznym, bezzapachowym proszkiem. Działa hamująco na ośrodkowy układ nerwowy. W medycynie stosowana jest jako opioidowy lek przeciwbólowy.

Z kolei kodeina, także wchodząca w skład opium, ma silny depresyjny wpływ na ośrodkowy układ nerwowy. Jest pochodną morfiny, otrzymywaną z niej chemicznie, i wykazuje podobne działanie – znosi odczuwanie bólu. Obie te substancje, podobnie jak heroina czy metadon, od wieków są stosowane jako środki przeciwbólowe.

Odkrycia dokonał zespół z Uniwersytetu w York przy współpracy brytyjskiego laboratorium GlaxoSmithKline. Zespołem kierował prof. Ian Graham. Wiadomość o tym zamieszcza prestiżowe amerykańskie pismo „Science".

– Odkrycie genu STORR daje nam do ręki nowe narzędzie do szybszego i łatwiejszego selekcjonowania odmian maku stosowanych w przemysłowej produkcji leków. Być może otwiera drogę do wytwarzania tych substancji bez wykorzystania maku. Uprawa tej rośliny wiąże się bowiem z możliwością nielegalnej produkcji opium – wyjaśnia Tim Bowser z laboratorium GlaxoSmithKline.

Natomiast prof. Ian Graham podkreśla, że odkrycie genu STORR rzuca nowe światło na sposób, w jaki mak ewoluował, aby w efekcie wytwarzać najsilniejsze alkaloidy, takie jak morfina. Dzięki identyfikacji tego genu możliwe będzie wyhodowanie odmian maku wytwarzających określone substancje przeciwbólowe.

Najnowsze odkrycie ma związek z wcześniejszymi pracami, w wyniku których dążono do opracowania technologii wykorzystywania drożdży do syntetyzowania morfiny i kodeiny ze zwykłego cukru. Najlepsze rezultaty uzyskała prof. Christina Smolke z Uniwersytetu Stanforda.

Molekuły opioidów to złożone trójwymiarowe struktury, które powstają w maku. Drożdże nie są wyposażone w odpowiednie tkanki, w których opioidy mogłyby powstawać, dlatego zespół prof. Smolke odtworzył w drożdżach całe sąsiedztwo biochemiczne tkanek maku lekarskiego. W tym celu naukowcy dodali do drożdży pięć nowych genów, w tym trzy pochodzące z maku, a dwa z bakterii żyjącej na maku.

Teoretycznie dawało to nadzieję na wytwarzanie narkotycznych środków przeciwbólowych bez konieczności uprawy maku. Jednak metoda ta na razie nie wyszła poza stadium laboratoryjne. Poza tym naukowcy podkreślają, że nie wiadomo, czy metoda syntetyczna będzie mniej kosztowna od tradycyjnego sposobu pozyskiwania surowca z wielohektarowych upraw.

Jak podkreśla prof. Smolke, minie jeszcze kilkanaście lat, zanim w laboratorium powstaną drożdże zdolne do syntetyzowania gotowych opiatów identycznych z obecnie uzyskiwanymi w fabrykach przemysłu farmaceutycznego.

Sukces w tej dziedzinie odnieśli również badacze kanadyjscy z Uniwersytetu w Calgary, o czym informuje pismo „Nature Chemical Biology". Zespół dr. Juliena Hagela zidentyfikował gen o nazwie CODM odpowiadający za produkcję enzymu drożdży zmieniającego kodeinę w morfinę. To osiągnięcie także daje nadzieję na stworzenie roślin produkujących kodeinę.