В КНР дрожжевые клетки намерены превратить в фабрики по производству лекарств от рака

Винбластин считается одним из самых эффективных средств для лечения нескольких видов рака, включая лимфому Ходжкина, немелкоклеточный рак легкого и меланому, а также рак мочевого пузыря, мозга и яичек. Это один из 120 алкалоидов, содержащихся в лекарственном растении Catharanthus roseus, широко известном как мадагаскарский барвинок. Но естественное производство ограничено низким содержанием винбластина — более 2000 кг (почти 2 тонны) сухих листьев необходимо для извлечения 1 грамма винбластина.

Химическому синтезу винбластина препятствует его структурная сложность, но это может скоро измениться благодаря команде под руководством Ляна Цзячжана, профессора колледжа химической и биологической инженерии Чжэцзянского университета.

В статье, опубликованной в журнала Nature Synthesis, ученые заявили, что они разработали синтетическую версию катарантина — еще одного алкалоида, присутствующего в листьях барвинка, — который служит предшественником синтезированного винбластина.

Pichia pastoris была выбрана в качестве идеальной фабрики для исследования команды. Дрожжи обычно используются в биохимических исследованиях из-за их способности эффективно экспрессировать чужеродные белки, которые могут составлять 30% белка в каждой клетке. Внедрив все родственные гены растения в геном дрожжевой клетки, ученые смогли реконструировать сложный путь биосинтеза катарантина из простых источников углерода.

Наш подход к синтезу de novo похож на ремонт дома с нуля. Вы должны начать с создания цемента, извести и плитки. У нас есть дрожжи в качестве основы, затем мы вводим различные модули внутрь [клеток дрожжей], чтобы начать синтез,

сказал Лиан в официальном пресс-релизе, опубликованном в WeChat-аккаунте Чжэцзянского университета.

Лиан и его коллеги разработали соответствующую систему редактирования генов, выбрали стабильные сайты интеграции генов, реконструировали метаболизм дрожжевой клетки и оптимизировали процесс ферментации.

Мы интегрировали более 30 гетерологичных кассет экспрессии генов и добились биосинтеза катарантина de novo в P. pastoris. Он представляет собой самый сложный путь биосинтеза, когда-либо восстановленный у P. pastoris,

сказал Лиан.

Согласно статье, ученые произвели 2,57 миллиграмма катарантина на литр в ферментере с использованием сконструированного штамма дрожжей, что является значительным шагом вперед по сравнению с традиционным крупномасштабным методом посева и экстракции. По их словам, преимущества клеточной фабрики включают более короткий производственный цикл, а также устойчивость и более экологичный подход.

Мы надеемся, что, используя дрожжевое брожение вместо посадки трав, мы сможем создать новый способ получения винбластина, который будет недорогим, устойчивым, надежным в поставках и экологически безопасным,

сказал Лиан.

Развитие синтетической биологии и метаболической инженерии привело к растущему интересу к производству лекарственных соединений на фабриках микробных клеток.

Эта работа демонстрирует большой потенциал Pichia pastoris как клеточной фабрики по синтезу натуральных растительных продуктов. Фабрика клеток также может использовать метанол для синтеза других продуктов с высокой добавленной стоимостью, решения экологических проблем и полного использования ископаемых ресурсов,

сказал Лиан.