新酵母平台,人工制造稀有的天然分子

【字体: 时间:2020年09月01日 来源:

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  许多现代药物,包括止痛药和类阿片,都是从植物和细菌中提取出来的。虽然它们对许多疾病都有效,但许多这样的分子已被证明难以大量生产。有些药物是劳动密集型的,生产数量不足以满足市场需求。

  


许多现代药物,包括止痛药和类阿片,都是从植物和细菌中提取出来的。虽然它们对许多疾病都有效,但许多这样的分子已被证明难以大量生产。有些药物是劳动密集型的,生产数量不足以满足市场需求。

在《Nature Communications》上发表的一项新研究概述了一种更快速、更有效地合成复杂生物活性分子的方法。这项新技术的主角是一种简单的发面酵母。

单细胞有机体的细胞过程与人类相似,给生物学家提供了药物开发研究的有效替代品。利用最先进的合成生物学方法,Concordia大学微生物工程和合成生物学教授Vincent Martin和加州大学伯克利的同事们大量制造出了苄基异喹啉类生物碱(benzylisoquinoline alkaloid,BIA),并在酵母为基础的平台上合成了 一系列天然的新化学结构。

这为大规模生产包括阿片类镇痛剂吗啡和可待因在内的数千种产品提供了机会。同理也包括用于治疗上瘾的阿片类拮抗剂纳洛酮(naloxone)和纳曲酮(naltrexone)。

从基因到市场的漫长旅程

在过去的20年里,Martin一直在为这个结果而努力。他开始研究植物用来生产制药工业中用作药物的分子的遗传密码。然后,我们就可以把基因移植给生物。下一步是工业生产。

Martin解释说:“我们在以前的论文中指出,我们可以相当容易地得到几毫克这些分子,但只有当你的产量是以克为单位时,你才能将这个过程商业化。原则上,我们现在有了一个可商业化的技术平台。”

他说,这对像加拿大这样的国家有着巨大的影响,因为加拿大必须从海外进口大部分用于药物的稀有分子。这一点在当前全球大流行的情况下尤其重要,因为脆弱的供应链面临着被中断的风险。

他补充说:“对我来说,这确实凸显了寻找替代生物技术类型的工艺的重要性,这些工艺可以发展成一个自制的加拿大制药工业。我们今天使用的许多配料并不难做。但如果我们在加拿大没有可靠的供应流程,我们就有问题了。”

健康储蓄

“我们证明,通过使用这个平台,我们可以开始构建新的自然分子,”Martin说。“通过对酶和基因以及我们生长方式的实验,我们可以开始把它们制成可以用于药物发现过程的工具。我们可以进入一个全新的结构空间。”

原文检索:A yeast platform for high-level synthesis of tetrahydroisoquinoline alkaloids

(生物通:伍松)

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