利用基因工程酵母細胞生產(chǎn)醫(yī)藥生物物質(zhì)，在國際研究團隊的基礎研究中顯示出新的有前景的成果。2022年，研究人員將有史以來最長的生物合成途徑(或“裝配線”)編程到微生物細胞工廠中，并將其設計為生產(chǎn)用于癌癥藥物的生物物質(zhì)，從而引起了國際關注。
在《自然化學生物學》雜志上發(fā)表的一篇文章“酵母中天然和鹵化植物單萜吲哚生物堿的生物合成”中，研究人員現(xiàn)在展示了人工生產(chǎn)天然物質(zhì)阿爾斯通的結果，該物質(zhì)已顯示出可用于治療精神障礙。
“利用天然植物物質(zhì)開發(fā)藥物已被廣泛使用。然而，由于植物不會產(chǎn)生這些物質(zhì)來對抗人類疾病，因此經(jīng)常需要對它們進行修改，使其更加有效和安全，”高級研究員MichaelKroghJensen說。DTUBiosustain研究員和生物技術公司Biomia聯(lián)合創(chuàng)始人。
研究人員希望酵母平臺能夠在發(fā)現(xiàn)和開發(fā)植物藥物方面發(fā)揮突出作用。
對患者的副作用更少
新的研究結果證明，工程酵母細胞可以制造除長春花堿以外的生物堿組中的其他物質(zhì)，研究人員于2022年公布了這一結果。除了生產(chǎn)阿爾斯通堿和蛇紋石這兩種新的天然植物物質(zhì)外，研究人員還他們進一步開發(fā)了通過稱為鹵化的化學過程制造這兩種物質(zhì)的19種新衍生變體的方法，該化學過程通常用于藥物開發(fā)。
如今，高達40%的人體試驗物質(zhì)是通過鹵化生產(chǎn)的。
“我們找到了一種方法，使酵母細胞使用酶并進行與鹵化相同的化學過程。植物通常不能自然地進行鹵化。因此，我們的多功能生物技術平臺是優(yōu)化和開發(fā)植物的一種可能方法基于生物堿的生物堿可用于制造治療精神分裂癥等疾病的藥物，使用現(xiàn)有藥物會產(chǎn)生許多副作用，如失眠、體重增加和免疫力下降，”MichaelKroghJensen說。
研究人員通過插入大量來自植物的基因創(chuàng)建了基于酵母的細胞工廠，這些基因可以產(chǎn)生天然植物物質(zhì)的生物合成。此外，他們還插入了細菌中的酶來鹵化這些天然物質(zhì)，并測試了酵母中的生產(chǎn)情況。
在轉(zhuǎn)化為蛇紋石和阿爾斯通寧后，這些物質(zhì)被純化。然后，研究人員使用核磁共振分析(核磁共振光譜)測試了它們的結構，該分析觀察原子的組成，并研究了它們在猴子細胞系中的生物活性。
對基于酵母的新型鹵化植物天然物質(zhì)及其19種變體的生產(chǎn)研究仍處于早期階段，研究人員目前正在尋找用于治療精神障礙的最佳候選物質(zhì)。然后候選人必須為臨床研究測試做好準備。MichaelKroghJensen預計最多能夠在2026年將源自阿爾斯通的物質(zhì)投入臨床試驗。
即使臨床研究顯示出針對精神分裂癥或其他精神障礙的有希望的結果，但該研究可能至少需要十年才能導致在藥店購買新藥。
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