Banyak ubat-ubatan yang biasa digunakan masih berasal dari tumbuh-tumbuhan. Scopolamine, yang digunakan untuk penyakit bergerak dan untuk merawat mual selepas pembedahan, diperbuat daripada tumbuh-tumbuhan dalam keluarga malam-malam. Digoxin, ubat jantung, berasal dari tumbuhan foxglove. Codeine dan ubat penahan sakit opioid yang lain berasal dari popi kandung.
Tetapi tumbuhan yang digunakan untuk membuat ubat kadang-kadang terancam atau mahal. Musim rosak atau ketidakstabilan geopolitik di rantau ini di mana tumbuhan ditanam boleh menyebabkan penurunan bekalan ubat.
Sekarang, seorang saintis Stanford telah mengetahui bagaimana untuk mengasingkan "kilang" molekul di dalam tumbuhan yang terancam dan memasangnya di dalam loji lain yang lebih luas.
"Ini adalah satu cabaran, kerana tumbuhan cukup rumit, " kata Elizabeth Sattely, seorang profesor kejuruteraan kimia. "Mereka agak sukar untuk bekerjasama. Genom mereka sangat rumit. "
Sattely dan pasukannya bekerja dengan loji Himalaya yang dipanggil mayapple, yang menghasilkan prekursor ke ubat kemoterapi yang biasa digunakan yang disebut etoposide. Etoposide digunakan untuk merawat pelbagai jenis kanser, termasuk limfoma, kanser paru-paru, kanser testis dan beberapa jenis leukemia dan kanser otak. Ia adalah senarai ubat penting ubat-ubatan penting yang dianggap penting bagi fungsi sistem perubatan. Namun, pateri lembut tumbuh dengan pesat, dan bekalan telah menurun selama bertahun-tahun akibat permintaan yang tinggi.
Sedih menyedari bahawa barisan pemasangan bahan kimia mayapple bermula sebagai tindak balas kepada daun yang cedera. Apabila kecederaan ini berlaku, kilang mula menghasilkan sejumlah protein. Sesetengah protein ini akhirnya menghasilkan prekursor etoposide. Tetapi persoalan besar ialah protein mana? Terdapat lebih daripada 30 hadirin, tetapi tidak semua mereka terlibat dalam membuat pendahulunya.
"Apa yang penting di sini adalah menyempitkan senarai calon kami, " kata Sattely.
Dia dan pasukannya mencuba pelbagai kombinasi protein sehingga mereka tahu yang mana 10 merupakan garis perakitan. Kemudian, mereka meletakkan gen yang menjadikan 10 protein ini menjadi tumbuhan yang berbeza. Tanaman yang mereka pilih ialah Nicotiana benthamiana, saudara liar tembakau, yang dipilih kerana ia boleh didapati secara meluas dan mudah berkembang di makmal. Kilang Nicotiana mula menghasilkan prekursor etoposide, seperti kuku. Satiah dan pelajar lulusannya, Warren Lau, menerbitkan penemuan mereka dalam jurnal Science .
"Ini adalah bukti konsep yang sangat bagus, " kata Sattely.
Sakit hati berharap untuk akhirnya membuat mikrob, seperti yis, menghasilkan molekul yang sama, melepaskan tumbuhan sepenuhnya. Sekiranya dia berjaya, dia akan menyertai beberapa saintis yang telah mengetahui cara mengubah mikroorganisma menjadi kilang penghasil dadah. Hanya minggu ini, saintis Jerman mengumumkan bahawa mereka telah membuat yis yang diubahsuai secara genetik menghasilkan THC, sebatian ganja yang menghasilkan "tinggi" dan boleh membantu merawat kesan sampingan daripada kemoterapi dan penyakit lain. Bulan lalu, penyelidik Stanford menerbitkan hasil menunjukkan bagaimana mereka membuat ragi menghasilkan hidrokodon, ubat penahan sakit opioid yang mirip dengan morfin. Penemuan ini mempunyai potensi untuk membuat ubat-ubatan tersebut lebih murah dan lebih mudah diakses. Pada tahun 2013, jurutera kimia di Berkeley memujuk yis diubahsuai secara genetik untuk menghasilkan dadah anti-malaria.
Membuat dadah dengan yis adalah lebih mudah dan lebih murah daripada menggunakan makmal makmal biasa. Pembekalan adalah sangat murah dan mudah untuk menghasilkan, mengambil sedikit ruang atau penjagaan khas, dan boleh dimanipulasi tanpa henti.
"Janji bidang biologi sintetik adalah bahawa anda boleh mendapatkan sel untuk membuat atau melakukan apa sahaja yang anda inginkan, " kata Sattely.
Tetapi masih banyak yang perlu dipelajari dari tumbuhan dan bahan kimia yang dihasilkannya. Apabila jalur pengeluaran molekul tumbuh lebih baik, saintis boleh belajar untuk memanipulasi mereka, berpotensi menghasilkan ubat yang lebih baik dengan kesan sampingan yang lebih sedikit.
"Tumbuhan adalah beberapa kilang molekul yang terbaik di alam, " kata Sattely. "Kita banyak belajar tentang molekul-molekul ini yang sangat penting untuk kesihatan manusia dan juga untuk kesihatan tumbuhan."
