Изучение того, как дрожжевые клетки могут производить лекарства для лечения психотических расстройств

 Производство биологических веществ для медицины с использованием генно-инженерных дрожжевых клеток показывает новые многообещающие результаты фундаментальных исследований международной команды исследователей. В 2022 году исследователи привлекли международное внимание, запрограммировав самый длинный в истории путь биосинтеза — или «конвейерную линию» — на фабрику микробных клеток и спроектировав ее для производства биологических веществ для лекарств от рака.

Графическая абстракция. (Фото: phys.org)

В статье «Биосинтез природных и галогенированных растительных монотерпеновых индольных алкалоидов в дрожжах», исследователи теперь представляют результаты искусственного производства природного вещества, альстонина, которое показало многообещающие результаты для использования в лечение психических расстройств.

«Разработка лекарств из натуральных растительных веществ широко используется. Однако, поскольку растения не производят эти вещества для борьбы с болезнями человека, часто возникает необходимость модифицировать их, чтобы сделать более эффективными и безопасными», — говорит Майкл Крог Дженсен, старший исследователь DTU Biosustain и соучредитель биотехнологической компании Biomia.

Исследователи надеются, что дрожжевая платформа сможет сыграть заметную роль в открытии и разработке растительной медицины.

Меньше побочных эффектов для пациентов

Новые результаты исследований доказывают, что сконструированные дрожжевые клетки могут производить и другие вещества из группы алкалоидов, кроме вещества винбластин, результаты которого исследователи представили в 2022 году. Помимо производства двух новых натуральных растительных веществ, альстонина и серпентина, исследователи разработали метод получения 19 новых производных вариантов этих двух веществ с помощью химического процесса, называемого галогенированием, который часто используется при разработке медицины.

Сегодня до 40 процентов веществ, протестированных в ходе испытаний на людях, производятся путем галогенирования.

«Мы нашли метод, позволяющий дрожжевым клеткам использовать ферменты и осуществлять тот же химический процесс, который имеет место при галогенировании. Растения, как правило, не могут естественным образом осуществлять галогенирование. Поэтому наша универсальная биотехнологическая платформа является возможным методом оптимизации и развития растений. -алкалоиды, которые затем могут быть использованы для изготовления лекарств против, например, шизофрении, для которой существует множество негативных побочных эффектов , таких как бессонница, увеличение веса и снижение иммунитета при использовании существующих лекарств», — говорит Майкл Крог Дженсен.

Исследователи создали клеточные фабрики на основе дрожжей, вставив большое количество генов растений, которые могут генерировать биосинтез натуральных растительных веществ. Кроме того, они ввели бактериальные ферменты для галогенирования этих природных веществ и протестировали их производство на дрожжах.

После превращения в серпентин и альстонин вещества очищали. Затем исследователи проверили их структуру, используя ЯМР-анализ (спектроскопию ядерного магнитного резонанса), который изучает состав атомов, и исследовали их биологическую активность на клеточной линии обезьян.

Исследование нового способа производства галогенированных натуральных веществ растительного происхождения и 19 вариантов на основе дрожжей все еще находится на ранней стадии, и исследователи сейчас находят лучших кандидатов для использования в лечении психических расстройств. Затем кандидаты должны быть подготовлены к тестированию в клинических исследованиях. В лучшем случае Майкл Крог Дженсен рассчитывает отправить вещества, полученные из алстонина, на клинические испытания в 2026 году.

Даже если клинические исследования покажут многообещающие результаты против шизофрении или других психических расстройств , пройдет еще как минимум десять лет, прежде чем исследования смогут привести к появлению новых лекарств для покупки в аптеках.

Источник