Mnogi najčešće korišteni lijekovi potječu od biljaka. Scopolamine, koji se koristi kod bolesti pokreta i za liječenje post-kirurške mučnine, proizvodi se od biljaka u obitelji noćurka. Digoksin, lijek za srce, dolazi iz biljke lisica. Kodein i druga opioidna sredstva protiv bolova dobivaju se iz opijumskih makova.
Ali biljke koje se koriste za izradu lijekova ponekad su ugrožene ili skupe. Loša vegetacijska sezona ili geopolitička nestabilnost u regiji gdje se uzgaja biljka mogla bi uzrokovati pad ponude lijekova.
Sada je znanstvenik sa Stanforda smislio kako izolirati molekularnu „tvornicu“ unutar ugrožene biljke i sastaviti je u drugu, široko dostupnu biljku.
"Ovo je bio izazov, jer su biljke prilično komplicirane", kaže Elizabeth Sattely, profesorica kemijskog inženjerstva. "S njima je prilično teško raditi. Njihovi genomi su vrlo komplicirani. "
Sattely i njen tim surađivali su s himalajskom biljkom nazvanom mayapple, koja proizvodi prekursore za najčešće korišteni lijek za kemoterapiju zvan etoposid. Etoposid se koristi za liječenje različitih vrsta raka, uključujući limfom, rak pluća, rak testisa i neke vrste leukemije i raka mozga. Nalazi se na popisu najvažnijih lijekova Svjetske zdravstvene organizacije - lijekovi koji se smatraju ključnim za funkcioniranje medicinskog sustava. No, majmuna je sporo rastuća, a ponuda je godinama u padu zbog velike potražnje.
Potpuno sam shvatio da se kemijska montažna linija Mayapple pokreće kao odgovor na ozljede njegovih listova. Jednom kada se ta ozljeda dogodi, biljka počinje proizvoditi niz proteina. Neki od ovih proteina na kraju stvaraju prekursor etopozida. Ali veliko je pitanje bilo koji proteini? Bilo je prisutno više od 30, ali nisu svi bili uključeni u pravljenje prethodnika.
"Ono što je ovdje bilo presudno, zapravo je sužavanje naše liste kandidata", kaže Sattely.
Ona i njen tim isprobavali su različite kombinacije proteina dok nisu skužili kojih 10 čini tvornička linija. Zatim su gene koji su stvorili tih 10 proteina stavili u drugu biljku. Biljka koju su odabrali bila je Nicotiana benthamiana, divlji rođak duhana, odabrana jer je široko dostupna i lako je uzgajati u laboratoriju. Biljka Nicotiana počela je proizvoditi prekursore etoposida, baš kao i mažuran. Sattely i njen diplomski student, Warren Lau, objavili su svoje otkriće u časopisu Science .
"Ovo je vrlo lijep dokaz koncepta", kaže Sattely.
U potpunosti se nada da će mikrobi, poput kvasca, u konačnici proizvesti iste molekule, preskačući biljke u potpunosti. Ako uspije, pridružit će se brojnim znanstvenicima koji su smislili kako mikroorganizme pretvoriti u tvornice za proizvodnju lijekova. Samo ovog tjedna, njemački znanstvenici objavili su da genetski modificirani kvasci proizvode THC, spoj u marihuani koji proizvodi "visoku količinu" i može pomoći u liječenju nuspojava od kemoterapije i drugih bolesti. Prošli mjesec, istraživači Stanforda objavili su rezultate koji su pokazali kako su natjerali kvas da proizvodi hidrokodon, opioidni lijek protiv bolova sličan morfiju. Proboj ima potencijal učiniti takve lijekove jeftinijima i dostupnijima. Godine 2013., inženjeri kemijske industrije u Berkeleyu uvećali su genetski modificirani kvas u proizvodnju lijekova protiv malarije.
Izrada lijekova s kvascem još je jednostavnija i jeftinija od upotrebe običnih laboratorijskih biljaka. Potrošne zalihe su nevjerojatno jeftine i jednostavne za proizvodnju, zauzimaju malo prostora ili posebne skrbi, i njima se može beskrajno manipulirati.
"Obećanje iz područja sintetske biologije je da možete dobiti stanice da naprave ili učinite sve što želite", kaže Sattely.
Ali još uvijek treba puno naučiti od biljaka i kemikalija koje proizvode. Kako se molekularni putevi biljaka bolje razumiju, znanstvenici mogu naučiti manipulirati njima, potencijalno proizvodeći bolje lijekove s manje nuspojava.
"Biljke su neke od najboljih molekularnih tvornica u prirodi", kaže Sattely. "Moramo puno naučiti o tim molekulama koje su toliko važne za zdravlje ljudi, ali i za zdravlje biljaka."
