Псилоцибин из биореактора
Кишечную палочку превратили в фабрику психоделиков
Когда говорят о волшебных грибах, то в первую очередь имеют в виду грибы рода Psilocybe. С виду они ничем не примечательны – обычные поганки, однако внутри скрывается вещество, имеющее особый эффект.
Речь идет о психоделике под названием псилоцибин. Прежде всего он известен как стимулятор галлюцинаций, но теперь его все активнее тестируют в качестве потенциального средства для лечения психических нарушений, в том числе разнообразных зависимостей, большой депрессии и посттравматического стрессового расстройства.
К слову, на днях стало известно об открытии Центра исследований психоделиков и сознания в Балтиморе на базе Университета Джона Хопкинса. В новый центр вливают огромные средства и прочат ему большое будущее.
Однако эксперимент, о котором пойдет речь, был организован в другом учреждении, в Университете Майами – это частный светский университет США. Собственно, перед учеными стояла задача организовать массовое производство псилоцибина без выращивания грибов. В грибах нужного вещества не так уж много, и создавать грибные фермы не представляется рентабельным.
Исследователи вполне ожидаемо обратились за помощью к бактериям, поскольку они давно зарекомендовали себя в качестве мини-заводов по производству тех или иных веществ. Например, некоторые лекарства, включая гормон инсулин, уже сейчас производятся с помощью генно-инженерных бактерий.
В данном случае исследователи манипулировали метаболизмом Escherichia coli (она же E. coli, она же кишечная палочка). Кишечная палочка славится среди биоинженеров тем, что плодовита, хорошо изучена и к ней применим большой универсальный набор генетических инструментов.
«Мы просто взяли ДНК гриба Psilocybe и поместили ее в E.coli», – говорит соавтор исследования Эндрю Джонс, профессор химической и биологической инженерии (в пресс-релизе Miami researchers discover process to sustainably produce psilocybin - a drug candidate that could help treat depression – ВМ). В результате модификаций клетки микроба начали продуцировать псилоцибин.
Слева направо: доцент Miami University Andrew Jones и его группа, студенты Lexie Adams, Tom Wei, Nick Kaplan, Alexis Enacopol, Chantal Monnier & John Brinton – ВМ.
Команда ученых вначале создала несколько штаммов психоделической кишечной палочки, но перспективным кандидатом был признан только один – его назвали pPsilo16. Он обеспечил наибольшую концентрацию псилоцибина с минимальным количеством нежелательных побочных продуктов.
Затем исследователи поработали над оптимизацией, проведя серию экспериментов по определению наилучших условий ферментации. Выявили наилучшую культуральную среду, наилучшую температуру и наилучшую питательную смесь для производства псилоцибина.
И наконец, команда смогла довести производство психоделика до больших биореакторов, отрегулировав процесс таким образом, чтобы в конечном итоге получить концентрацию 1,16 г псилоцибина на литр. Таким образом, кишечная палочка pPsilo16 продуцирует больше псилоцибина, чем любой из известных организмов, модифицированных с помощью ДНК «волшебного гриба».
«Что удивительно, так это скорость, с которой мы смогли достичь высокой производительности», – поделился Джонс. Действительно, всего лишь за полтора года работ исследователи смогли увеличить синтез псилоцибина в 500 раз.
По словам ученых, они представили убедительные доказательства того, что псилоцибин может быть синтезирован в промышленных масштабах, необходимых для производства психофармакологических препаратов.
Статья Adams et al. In vivo production of psilocybin in E. coli опубликована в журнале Metabolic Engineering – ВМ.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru