Mnoga pogosto uporabljena zdravila še vedno izvirajo iz rastlin. Scopolamine, ki se uporablja za gibalno bolezen in za zdravljenje pooperativne slabosti, je izdelan iz rastlin v družini nočnih senc. Digoksin, zdravilo za srce, prihaja iz rastline lisica. Kodein in druga opioidna zdravila proti bolečinam izvirajo iz opijskih makov.
Toda rastline, ki se uporabljajo za izdelavo zdravil, so včasih ogrožene ali drage. Slaba rastna sezona ali geopolitična nestabilnost v regiji, kjer se goji rastlina, bi lahko povzročila upad ponudbe zdravil.
Zdaj je Stanfordski znanstvenik ugotovil, kako izolirati molekularno "tovarno" znotraj ogrožene rastline in jo sestaviti znotraj druge, širše dostopne rastline.
"To je bil izziv, saj so rastline precej zapletene, " pravi Elizabeth Sattely, profesorica kemijskega inženirstva. "Z njimi je precej težko delati. Njihovi genomi so zelo zapleteni. "
Sattely je s svojo ekipo sodelovala s himalajsko rastlino, imenovano mayapple, ki proizvaja predhodnike za običajno uporabljano zdravilo za kemoterapijo, imenovano etoposid. Zdravilo Etoposid se uporablja za zdravljenje različnih vrst raka, vključno z limfomom, pljučnim rakom, testisnim rakom in nekaterimi vrstami levkemije in možganskega raka. Na seznamu Svetovne zdravstvene organizacije je pomembna zdravila - zdravila, ki se štejejo za ključna za delovanje medicinskega sistema. Toda čevapčiče počasi raste in ponudba že leta upada zaradi velikega povpraševanja.
Popolnoma ugotovil, da se kemična montažna linija podjetja Mayapple zažene kot odziv na poškodbe njegovih listov. Ko se ta poškodba pojavi, rastlina začne proizvajati številne beljakovine. Nekateri od teh beljakovin sčasoma proizvajajo predhodnik etopozida. Toda veliko vprašanje je bilo, kateri proteini? Prisotnih je bilo več kot 30, vendar niso bili vsi vključeni v izdelavo predhodnika.
"Kar je bilo tukaj ključno, je resnično zožilo našo kandidatno listo, " pravi Sattely.
S svojo ekipo je preizkusila različne kombinacije beljakovin, dokler niso ugotovili, katera 10 je sestavna linija. Nato so gene, ki so naredili teh 10 beljakovin, dali v drugo rastlino. Rastlina, ki so jo izbrali, je bila Nicotiana benthamiana, divja sorodnica tobaka, izbrana zato, ker je široko dostopna in enostavna za gojenje v laboratoriju. Rastlina Nicotiana je začela proizvajati predhodnik etoposida, tako kot jabolko. Sattely in njen diplomant, Warren Lau, sta svoje odkritje objavila v reviji Science .
"To je zelo lep dokaz koncepta, " pravi Sattely.
Satelno upa, da bodo mikrobi, kot je kvas, na koncu ustvarili iste molekule in v celoti preskočili rastline. Če ji bo uspelo, se bo pridružila številnim znanstvenikom, ki so ugotovili, kako mikroorganizme spremeniti v tovarne za proizvodnjo zdravil. Ta teden so nemški znanstveniki napovedali, da so iz gensko spremenjenega kvasa proizvedli THC, spojino v marihuani, ki proizvaja "visoko" in lahko pomaga pri zdravljenju stranskih učinkov zaradi kemoterapije in drugih bolezni. Prejšnji mesec so raziskovalci na Stanfordu objavili rezultate, ki kažejo, kako so kvas proizvajali hidrokodon, opioidno zdravilo proti bolečinam, podobno morfiju. Preboj ima potencial, da takšna zdravila postanejo cenejša in dostopnejša. Leta 2013 so kemijski inženirji v Berkeleyju gensko spremenjeni kvas vstavili v proizvodnjo zdravil proti malariji.
Izdelava zdravil s kvasom je celo preprostejša in cenejša kot uporaba običajnih laboratorijskih rastlin. Zaloge so neverjetno poceni in enostavne za izdelavo, zavzamejo malo prostora ali posebne skrbi in z njimi je mogoče neskončno manipulirati.
"Obljuba na področju sintetične biologije je, da lahko dobite celice, da naredijo ali naredijo vse, kar želite, " pravi Sattely.
Vendar se je treba še veliko naučiti od rastlin in kemikalij, ki jih proizvajajo. Ko se molekularne proizvodne poti rastlin bolje razumejo, se lahko znanstveniki naučijo manipulirati z njimi, kar lahko proizvaja boljša zdravila z manj stranskimi učinki.
"Rastline so nekatere najboljše molekularne tovarne v naravi, " pravi Sattely. "Veliko se moramo naučiti o teh molekulah, ki so tako pomembne za zdravje ljudi in tudi za zdravje rastlin."
