研究人员开发了一种以酵母为基础的平台来促进稀有天然分子的生产

2020-11-12 144酵母菌

许多现代药物,包括镇痛药和阿片类药物,都是从植物和细菌中发现的稀有分子中提取的。虽然它们对许多疾病有效,但事实证明,这些分子中的一些很难大量生产。有些分子是如此的劳动密集型,以至于制药公司生产足够数量的分子将其推向市场是不经济的。

研究人员开发了一种以酵母为基础的平台来促进稀有天然分子的生产

在《自然-通讯》杂志上发表的一项新研究中,文森特-马丁概述了一种更快、更有效地合成复杂生物活性分子的方法。

这位生物学教授、康科迪亚大学微生物工程和合成生物学研究主席开发的这项新技术的主要成分之一是简单的面包酵母。研究人员开发了一种以酵母为基础的平台来促进稀有天然分子的生产。

这种单细胞生物体具有与人类相似的细胞过程,给生物学家在药物开发研究中提供了一个有效的替代品。利用前沿的合成生物学方法,马丁和他在加州伯克利的同事们能够生产大量的苄基异喹啉生物碱(BIA),在基于酵母的平台上合成一系列天然和新到的化学结构。

他说,这可以为大规模生产数千种产品提供蓝本,包括阿片类镇痛药吗啡和可待因。用于治疗过量和依赖性的阿片类拮抗剂纳洛酮和纳曲酮也是如此。

从基因到市场的漫长旅程

研究人员开发了一种以酵母为基础的平台来促进稀有天然分子的生产。在过去20年的大部分时间里,马丁一直在为实现这一成果而努力。他从研究植物用来生产制药业用作药物的分子的遗传密码开始。然后是将它们的基因和酶移植到酵母中,看看在自然环境之外是否可以进行生产。下一步就是工业化生产。

"我们在之前的论文中表明,我们可以相当容易地获得毫克的这些分子,但你只有在获得克数的情况下,才能将这个过程商业化,"马丁解释说。"原则上,我们现在有一个技术平台,我们可以在这个规模上生产它们。"

他说,这对加拿大这样的国家来说,可能会产生巨大的影响,因为加拿大必须从海外进口大部分用于药物的稀有分子。现在,在全球大流行的情况下,当脆弱的供应链面临被破坏的风险时,这一点尤为重要。

"对我来说,这真的突出了寻找替代性生物技术型工艺的重要性,这些工艺可以发展成一个自制的加拿大制药业,"他补充说。"我们今天使用的许多原料并不难制造。但如果我们在加拿大没有可靠的供应工艺,我们就有问题了。"

健康的储蓄

Martin承认,他很好奇这项技术会把我们引向何方。他相信研究人员能够并且将会利用新平台来实现新药的商业化和发现。

"我们证明,通过使用这个平台,我们可以开始构建所谓的新到自然的分子,"他说。"通过实验酶和基因以及我们生长事物的方式,我们可以开始将这些变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。"

引用

Concordia University. "Researchers develop a yeast-based platform to boost production of rare natural molecules: Novel approach to synthesizing essential medicines like morphine and naloxone." ScienceDaily. ScienceDaily, 27 August 2020. www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200827155005.htm.

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