Дрожжевые клетки производят перспективные вещества для лечения психических расстройств
Международная команда исследователей добилась новых многообещающих результатов в базовых исследованиях по производству биологических субстанций для медицины с помощью генетически модифицированных дрожжевых клеток. В 2022 году они привлекли внимание, запрограммировав самый длинный из когда-либо созданных биосинтетических путей в микробной клеточной фабрике для производства веществ для противораковых препаратов.
В статье, опубликованной в журнале Nature Chemical Biology, "Biosynthesis of natural and halogenated plant monoterpene indole alkaloids in yeast", исследователи представили результаты искусственного производства природного вещества алстонина, показавшего перспективность для лечения психических расстройств.
"Разработка лекарств из природных растительных веществ широко применяется. Однако поскольку растения не производят эти вещества для борьбы с человеческими болезнями, их часто нужно модифицировать, чтобы сделать более эффективными и безопасными", — говорит Майкл Крог Йенсен, старший исследователь в DTU Biosustain и сооснователь биотех-компании Biomia.
Исследователи надеются, что дрожжевая платформа сможет сыграть заметную роль в открытии и разработке растительных лекарств.
Меньше побочных эффектов для пациентов
Новые результаты доказывают, что модифицированные дрожжевые клетки могут производить и другие вещества из группы алкалоидов, помимо винбластина (результаты 2022 года). Помимо производства двух новых природных растительных веществ — алстонина и серпентина — исследователи усовершенствовали метод, чтобы получить 19 новых производных вариантов этих веществ с помощью химического процесса галогенирования, часто используемого в разработке лекарств.
Сегодня до 40% веществ, тестируемых в клинических испытаниях на людях, производятся путем галогенирования.
"Мы нашли метод, позволяющий дрожжевым клеткам использовать ферменты и осуществлять тот же химический процесс, что и при галогенировании. Растения, как правило, не могут естественным образом проводить галогенирование. Поэтому наша универсальная биотехнологическая платформа — возможный метод для оптимизации и разработки растительных алкалоидов, которые затем могут быть использованы для создания лекарств против, например, шизофрении, при лечении которой существующие препараты имеют много негативных побочных эффектов, таких как бессонница, увеличение веса и снижение иммунитета", — объясняет Майкл Крог Йенсен.
Исследователи создали дрожжевые клеточные фабрики, вставив большое количество генов из растений, способных генерировать биосинтез природных растительных веществ. Кроме того, они вставили ферменты из бактерий для галогенирования этих природных веществ и протестировали производство в дрожжах.
После превращения в серпентин и алстонин вещества были очищены. Затем исследователи протестировали их структуру с помощью NMR-анализа (спектроскопия ядерного магнитного резонанса), изучающего состав атомов, и исследовали их биоактивность на клеточной линии обезьян.
Исследование нового дрожжевого производства галогенированных растительных веществ и 19 их вариантов всё ещё находится на ранней стадии, где ученые ищут лучших кандидатов для лечения психических расстройств. Затем кандидаты должны быть подготовлены для тестирования в клинических исследованиях. В лучшем случае Майкл Крог Йенсен ожидает, что сможет отправить производные алстонина на клинические испытания в 2026 году.
Даже если клинические исследования покажут многообещающие результаты против шизофрении или других психических расстройств, пройдёт ещё не менее десяти лет, прежде чем исследования могут привести к появлению новых лекарств в аптеках.