آلکالوئید از یک گیاه دارویی مشتق شده است اما به دلیل کمبود این دارو و همچنین پیچیدگی ساختاری، تولید آن پرهزینه است. دانشمندان چینی در حال تبدیل مخمر به کارخانه‌های سلولی هستند که امیدوارند یکی از داروهای ضد سرطان پیشرو در جهان را ارزان‌تر در دسترس بیماران قرار دهد.
وین بلاستین به عنوان یکی از قوی‌ترین درمان‌ها برای چندین سرطان از جمله لنفوم هوچکین، سرطان ریه سلول غیر کوچک و ملانوم، و همچنین سرطان مثانه، مغز و بیضه در نظر گرفته می‌شود.
این یکی از ۱۲۰ آلکالوئید موجود در گیاهان دارویی است. اما تولید طبیعی به دلیل فراوانی کم وین بلاستین محدود شده است – بیش از ۲۰۰۰ کیلوگرم برگ خشک برای استخراج ۱ گرم وین بلاستین مورد نیاز است.
سنتز شیمیایی وین بلاستین به دلیل پیچیدگی ساختاری آن مانع شده است، اما به لطف تیمی به سرپرستی لیان جیاژانگ، استاد دانشکده مهندسی شیمی و بیولوژیکی دانشگاه ژجیانگ، ممکن است تغییر کند.
در مقاله‌ای که در شماره ژانویه مجله معتبر Nature Synthesis منتشر شد، دانشمندان گفتند که آنها یک نسخه مصنوعی از کاتارانتین – یکی دیگر از آلکالوئیدهای موجود در برگ‌های گل کوهی – را مهندسی کرده‌اند تا به عنوان پیش ماده‌ای برای سنتز وین بلاستین عمل کند.
مخمر معمولاً در تحقیقات بیوشیمیایی استفاده می‌شود زیرا توانایی آن در بیان موثر پروتئین‌های خارجی است که می‌تواند ۳۰ درصد از پروتئین هر سلول را تشکیل دهد.
با معرفی همه ژن‌های مرتبط از گیاه به ژنوم سلول مخمر، دانشمندان توانستند مسیر بیوسنتزی پیچیده کاتارانتین را از منابع کربن ساده بازسازی کنند. دانشمندان چینی یک سیستم ویرایش ژن مربوطه را طراحی کردند، مکان‌های ادغام ژنی پایدار را انتخاب، متابولیسم سلول مخمر را بازسازی و فرآیند تخمیر را بهینه کردند.
بر اساس این مقاله، دانشمندان با استفاده از سویه مهندسی شده مخمر، ۲٫۵۷ میلی گرم در لیتر کاتارانتین در تخمیر تولید کردند که پیشرفت قابل توجهی در روش کاشت و استخراج سنتی در مقیاس بزرگ است.
آنها گفتند که مزایای کارخانه سلول شامل چرخه تولید کوتاهتر و همچنین پایداری و رویکرد سازگارتر با محیط زیست است. سرپرست این تیم تحقیقاتی گفت که امیدواریم با استفاده از تخمیر مخمر برای جایگزینی کاشت گیاهی، بتوانیم راه جدیدی برای به دست آوردن وین بلاستین ایجاد کنیم که کم هزینه، پایدار، قابل اطمینان در عرضه و سازگار با محیط زیست باشد.
پیشرفت در زیست شناسی مصنوعی و مهندسی متابولیک منجر به افزایش علاقه به تولید ترکیبات دارویی در کارخانه‌های سلول میکروبی شده است. کارخانه سلول همچنین می‌تواند از متانول برای سنتز سایر محصولات با ارزش افزوده بالا، کاهش مشکلات زیست محیطی و تحقق استفاده کامل از منابع فسیلی استفاده کند.
زیست‌شناسی مصنوعی، حوزه تحقیقاتی بین-رشته‌ای است که به دنبال ایجاد اجزاء، دستگاه‌ها، سامانه‌های زیستی، یا بازطراحی سامانه‌های زیستی موجود در طبیعت است. زیست‌شناسی مصنوعی، شاخه علمی است که دامنه وسیعی از روش‌شناسی‌های شاخه‌های دیگر را در بر می‌گیرد که شامل این مواردی مانند زیست‌فناوری، مهندسی ژنتیک، زیست‌شناسی مولکولی، مهندسی مولکولی، زیست‌شناسی سامانه‌ها، علوم غشایی، بیوفیزیک، مهندسی شیمی و زیست‌شناختی، مهندسی برق و کامپیوتر، مهندسی کنترل و زیست‌شناسی تکاملی می‌باشد.
به علت بیشتر شدن توانایی‌های مهندسی ژنتیک و کاهش هزینه‌های سنتز و توالی‌یابی DNA، حوزه زیست‌شناسی مصنوعی به سرعت در حال رشد است. در ۲۰۱۶، بیش از ۳۵۰ شرکت در ۴۰ کشور به‌طور فعال در کاربردهای مرتبط با زیست‌شناسی مصنوعی دخیل بودند؛ به گونه‌ای که تخمین زده می‌شود که تمام این شرکت‌ها دارای ارزش بازاری خالص ۳٫۹ میلیارد دلاری باشند.
منبع: scmp
