Σημαντική πρόοδος στη βιοτεχνολογική παραγωγή φαρμακευτικών ουσιών πέτυχε ερευνητική ομάδα του Πανεπιστήμιο Kobe στην Ιαπωνία, αναπτύσσοντας γενετικά τροποποιημένα βακτήρια E. coli που μπορούν να παράγουν μια ομάδα ενώσεων με αντικαρκινική, αντι-HIV, αντιδιαβητική και αντιφλεγμονώδη δράση.
Φαρμακευτικές ουσίες από φυτά – Το πρόβλημα της παραγωγής
Πολλά φυτά παράγουν φυσικές ενώσεις με ισχυρή φαρμακολογική δράση. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν είδη του ροδόδενδρου, τα οποία συνθέτουν ουσίες με σημαντικές αντικαρκινικές και αντιφλεγμονώδεις ιδιότητες. Ωστόσο, η φυσική εξαγωγή αυτών των ενώσεων είναι ασταθής και ιδιαίτερα δαπανηρή, ενώ προηγούμενες προσπάθειες μικροβιακής παραγωγής της βασικής ένωσης, του ορσελινικού οξέος, απέδιδαν εξαιρετικά χαμηλές ποσότητες.
Η καινοτομία της ιαπωνικής ομάδας
Οι ερευνητές συνδύασαν:
- εισαγωγή κατάλληλων γονιδίων από φυτά, μύκητες και βακτήρια,
- ανάλυση του μεταβολισμού του οργανισμού,
- βελτιστοποίηση των συνθηκών καλλιέργειας,
με στόχο τη δημιουργία της πρώτης ολοκληρωμένης πλατφόρμας παραγωγής αυτών των ενώσεων με βάση το βακτήριο E. coli.
Σύμφωνα με τη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Metabolic Engineering, η ομάδα πέτυχε παραγωγή 202 mg ορσελινικού οξέος ανά λίτρο, επίδοση που αντιστοιχεί σε βελτίωση κατά 40 φορές σε σχέση με προηγούμενες αναφορές μικροβιακής παραγωγής. Πρόκειται τόσο για το υψηλότερο επίπεδο παραγωγής που έχει καταγραφεί μέχρι σήμερα όσο και για την πρώτη επιτυχή παραγωγή της ένωσης σε E. coli.
Παραγωγή γκριφολικού οξέος
Η ερευνητική ομάδα προχώρησε ένα βήμα παραπέρα, εισάγοντας επιπλέον γονίδιο από ροδόδενδρο, ολοκληρώνοντας έτσι τη βιοσύνθεση μιας ακόμη φαρμακολογικά σημαντικής ουσίας. Ως χαρακτηριστικό παράδειγμα επιλέχθηκε το γκριφολικό οξύ, γνωστό για τις ισχυρές αντικαρκινικές και αναλγητικές του ιδιότητες.
Αν και τα τροποποιημένα βακτήρια παρήγαγαν επιτυχώς την ένωση-στόχο, οι αποδόσεις παραμένουν χαμηλές, γεγονός που –όπως επισημαίνουν οι ερευνητές– καθιστά αναγκαία την περαιτέρω βελτιστοποίηση της μεθόδου.
Προοπτικές για το μέλλον
Ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας, Τομοχίσα Χασουνούμα, τονίζει ότι: «Βραχυπρόθεσμα, η πλατφόρμα που αναπτύχθηκε μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα για την παραγωγή και αξιολόγηση συγγενών ενώσεων και παραγώγων τους. Μακροπρόθεσμα, η στρατηγική ορθολογικού σχεδιασμού που εφαρμόσαμε αποτελεί θεμελιώδη τεχνολογία για την παραγωγή πλήθους σύνθετων ενώσεων με τη χρήση του E. coli.»
Η έρευνα ανοίγει τον δρόμο για φθηνότερη, σταθερή και βιώσιμη παραγωγή φαρμακευτικών ουσιών, με δυνητικά σημαντικό αντίκτυπο στη θεραπεία σοβαρών ασθενειών, όπως ο καρκίνος
