Дрожжевые клетки начали использовать для производства лекарств от деменции

Ученые из Великобритании и Сингапура успешно модифицировали обычные пекарские дрожжи для производства ключевого ингредиента для лекарств от деменции. Путем редактирования генома дрожжей исследователи из Имперского колледжа Лондона и Национального университета Сингапура (NUS) смогли превратить дружественные грибки в биофабрику по производству химического соединения под названием D-лизергиновая кислота (DLA).

DLA - это алкалоид, используемый в лекарствах для лечения деменции и болезни Паркинсона, а также мигреней и других неврологических заболеваний. По оценкам, для удовлетворения мирового спроса на такие лекарства ежегодно производится от 10 до 15 тонн этого соединения.

В настоящее время DLA получают из экстрактов спорыньи - паразитического грибка, вызывающего заболевания таких культур, как пшеница и рожь. Однако культивирование гриба спорыньи для получения лекарств не является устойчивым, поскольку промышленное сельское хозяйство является одним из крупнейших источников выбросов углекислого газа в мире.

В доказательном исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, ученые опробовали альтернативный способ получения DLA - с помощью дрожжей.

Дрожжи тысячелетиями использовались для производства этанола и соединений, придающих вкус пиву, вину и хлебу. Но эти микробы также широко изучаются учеными, а пекарские дрожжи (Saccharomyces cerevisiae) стали одним из первых клеточных организмов, геном которых был секвенирован, что делает их идеальной моделью для генной инженерии для производства различных соединений.

Проект был разработан в сотрудничестве между Imperial и NUS, в рамках которого аспиранты в течение двух лет работали в каждом из институтов над разработкой подхода. Команда выделила гены, необходимые для производства DLA, из гриба спорыньи и вставила множество их вариаций в геном пекарских дрожжей, чтобы получить дрожжевую клетку, способную производить DLA.

С помощью того же процесса ферментации, который используется для приготовления пива и хлеба, эти модифицированные грибковые фабрики смогли питаться сахаром для производства DLA, вырабатывая чуть менее 2 мг соединения в 1 л реакторе. По словам исследователей, хотя объемы, полученные в ходе исследования, невелики, этот подход может быть расширен до промышленных масштабов, что позволит дрожжам производить тонны этого соединения ежегодно.

Профессор Пол Фримонт, сотрудник кафедры инфекционных заболеваний Имперского колледжа Лондона и один из ведущих главных исследователей исследования, сказал, что "дрожжи были ключевой частью человеческой цивилизации на протяжении тысячелетий, помогая нам печь хлеб и варить пиво. Но наши отношения с этим знакомым микробом развиваются. Благодаря этому захватывающему сотрудничеству мы смогли использовать грибковые клетки в качестве миниатюрных фабрик по производству исходных соединений для лекарств".