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Scienza

Il lievito geneticamente modificato produce cannabinoidi

lavorazione del lievito di birra

Produrre componenti cannabinoidi senza coltivare la cannabis?

I ricercatori dell'Università della California hanno prodotto con successo componenti cannabinoidi dal lievito in laboratorio. La produzione di cannabinoidi senza coltivare cannabis potrebbe essere di interesse per le aziende farmaceutiche desiderose di aggiungere questi ingredienti ai loro prodotti in futuro.

Con l'hacking della biologia del lievito, gli scienziati hanno trovato un modo per rendere i principi attivi della pianta di cannabis. I microrganismi manipolati producono cugini di THC, CBD e di cannabis che sono rari e meno ben compresi.

Università della California, Saccharomyces cerevisiae, Jay Keasling, lievito geneticamente modificato
Saccharomyces cerevisiae

Se dovessi scegliere un microbo preferito, il Saccharomyces cerevisiaesarebbe un buon candidato, meglio noto come lievito di birra, che trasforma il succo d'uva in vino, la purea di cereali in birra e l'impasto in pane. Negli ultimi decenni, gli scienziati hanno manipolato il genoma del lievito per produrre ormoni come l'insulina e farmaci come gli oppioidi. Oggi produce cannabinoidi.

I ricercatori guidati da Jay Keasling, professore di ingegneria chimica e bioingegneria presso l'Università della California a Berkeley, hanno manipolato il lievito di birra geneticamente modificato per produrre due dei cannabinoidi più comuni, il tetraidrocannabinolo (THC) e il cannabidiolo (CBD). Affermano che anche il loro metodo potrebbe
generare microrganismi in grado di produrre altri cannabinoidi naturali e varietà completamente nuove. Alcuni cannabinoidi possono essere utilizzati per trattare una varietà di disturbi, ma sono necessarie ulteriori ricerche per distinguere l'hype dalla realtà medica.

Questa tecnica non è nuova: il lievito geneticamente modificato è già stato utilizzato per produrre luppolo per conferire il sapore della birra, albumi d'uovo sintetici e persino sostanze chimiche per aromatizzare il cioccolato.

Expérience

Nel nuovo studio pubblicato mercoledì a Natura, gli scienziati hanno trasferito nel lievito sequenze genetiche note che controllano le vie metaboliche delle piante di canapa. I microrganismi risultanti possono trasformare uno zucchero chiamato galattosio in intermedi chimici e utilizzare queste sostanze chimiche per sintetizzare l'acido cannabigerolico (CBGa), il cannabinoide genitore che può trasformarsi in molti altri composti. Infine, ogni ceppo di lievito trasforma il CBGa in un cannabinoide diverso.

"Il lievito che produce THC è diverso dal lievito che produce CBD, ma differiscono solo in un gene - ed è quest'ultimo gene che trasforma il CBGa in CBD o THC", afferma Keasling. “La bellezza di questa tecnologia è che possono essere scambiati con un cannabinoide raro. "

Università della California, Saccharomyces cerevisiae, Jay Keasling, lievito geneticamente modificato

I ricercatori hanno utilizzato una tecnica chiamata "biologia sintetica" per identificare un enzima chiamato CsPT4. Con questo enzima e sulla base dell'analisi del DNA della pianta di cannabis, produrranno i componenti della cannabis.

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In questo caso, il team ha fornito al proprio lievito un gene derivato dalla cannabis che contiene istruzioni per la produzione di acido olivetolico, un composto precursore del THC o del CBD. Hanno anche dato loro i geni della cannabis che avrebbero creato gli enzimi che potrebbero trasformare l'acido ololeico in THC e CBD. Quindi, oltre a una dieta a base di galattosio regolare, il lievito aveva tutto il necessario per soddisfare le richieste del team.

Insieme, scrive il team, “questi risultati gettano le basi per la produzione su larga scala di cannabinoidi naturali e sintetici, che potrebbero migliorare la ricerca farmacologica su questi composti.

La cannabis contiene più di Cannabinoidi 100 diversi, ma la maggior parte di essi ha concentrazioni molto inferiori rispetto a CBD e THC, alcuni sono persino sconosciuti. Poiché le piante producono quantità molto piccole di sostanze più rare, sono più costose da produrre. Anche quando i ricercatori riescono a estrarli, i composti sono spesso contaminati da tracce dei loro cugini più comuni. Il lievito potrebbe produrre versioni più pure di questi cannabinoidi, il che porterebbe il prezzo delle varietà rare allo stesso livello di quelle più popolari. "È una piattaforma per produrre tutti i cannabinoidi che attualmente si ritiene esistano nella cannabis, nonché tutti quelli che sono innaturali e non si trovano in nessun organismo", afferma Keasling. Cosa rende alcuni di questi "innaturali"? Normalmente, le piante di canapa incorporano nei cannabinoidi una sostanza chimica chiamata acido esanoico (che gli esseri umani usano come additivo alimentare economico). Quando il team di Keasling ha aggiunto diverse sostanze chimiche alla dieta dolce del lievito, i microbi geneticamente modificati hanno incorporato queste sostanze al posto dell'acido esanoico, producendo nuovi composti mai visti prima.

METTENDO I CANNABINOIDI ALLA PROVA

La scoperta di potenziali applicazioni mediche richiederà molte più ricerche e gli scienziati sono già impegnati a studiare gli effetti dei cannabinoidi più famosi.

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Per trovare le vere applicazioni dei composti, i ricercatori devono testare come i cannabinoidi influenzano gli esseri umani. Questo è un problema che questo nuovo metodo di biosintesi potrebbe non risolvere. “Non importa se il CBD oi cannabinoidi provengono da una pianta o se sono prodotti sinteticamente o se provengono dal lievito. Sebbene il prodotto finale sia ancora una sostanza vietata, non aumenta l'accessibilità ", afferma Yasmin Hurd, direttore dell'Istituto di tossicodipendenze presso la Icahn School of Medicine del Monte Sinai a New York City, che non ha partecipato a questo nuovo studio .

Il signor Keasling concorda sul fatto che, nonostante l'allentamento delle leggi statali, le restrizioni federali sui test sulla cannabis rendono difficile la ricerca - "e non c'è modo di aggirare questo problema fino a quando la legge non sarà approvata. Modificata", ha detto. "Ma questo metodo può fornire alcuni di quei cannabinoidi molto rari che non potresti mai estrarre dalla cannabis, perché sono prodotti in quantità così piccole. E chissà, uno di loro potrebbe essere migliore del CBD o del THC. "

INDUSTRIA COLTIVATA

Che contribuiscano o meno alla ricerca, i cannabinoidi del lievito avranno sicuramente un impatto commerciale. Keasling ritiene che il suo metodo potrebbe produrre cannabinoidi a un costo pari o inferiore a quello della produzione agricola di marijuana. Ha fondato la società Demetrix per ottenere la licenza della sua nuova tecnologia da Berkeley ed espandere la produzione commerciale di cannabinoidi. E ha molta concorrenza. L'anno scorso, le start-up biotech Librede e Gingko Bioworks hanno annunciato, rispettivamente, un brevetto per la produzione di CBD dal lievito e una partnership multimilionaria con la società di cannabis Cronos Group. Jeff Ubersax, CEO di Demetrix, stima che circa 15-20 altre aziende competano per trasformare le cellule di lievito in piccole fabbriche di cannabinoidi.

Lo scopo di questo studio era come produrre cannabinoidi "indipendentemente dalla coltivazione della cannabis"; in altre parole, per raccogliere i frutti senza bisogno della pianta. C'è un grande vantaggio nel fare questo: i cannabinoidi attualmente utilizzati nei farmaci da prescrizione come Epidiolex derivano direttamente dalla pianta, dove in realtà non esistono in concentrazioni molto elevate. Se lo stesso composto può essere prodotto artificialmente, sarà molto più facile ridimensionarlo per produrre farmaci da prescrizione.


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Maestro d'erba

L'autore Maestro d'erba

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