Znajdź zawartość

Przy całym bogactwie związków wytwarzanych przez rośliny, odnalezienie pojedynczych, które mogłyby zostać wykorzystane jako leki, to nie lada wyzwanie. Badacze z MIT nie dali jednak za wygraną i poszli nawet o krok dalej - manipulują naturalnymi zdolnościami roślin, by wytwarzać zupełnie nowe substancje, mogące w przyszłości znaleźć zastosowanie w lecznictwie. Rośliny już teraz wytwarzają dla nas wiele związków. Pytanie brzmi jednak, czy potrafimy podjąć próbę delikatnego manipulowania tymi procesami, by wymusić na nich wytwarzanie zmienionych postaci tych samych związków - tłumaczy sens swoich eksperymentów Sarah O'Connor, badaczka zajmująca się tym zagadnieniem. Wspólnie ze swoim kolegą, Weerawatem Runguphanem, specjalistka z MIT zajmuje się analizą barwinków różowych (Catharanthus roseus) - roślin jednorocznych z rodziny toinowatych, żyjących w warunkach naturalnych wyłącznie na Madagaskarze. Wytwarzają one co najmniej 130 różnych alkaloidów, które pomagają tym niepozornym roślinom bronić się przed konsumpcją przez inne organizmy. Dwa związki wytwarzane przez ten gatunek, winblastyna oraz winkrystyna, znalazły już zastosowanie w chemioterapii nowotworów. Naukowcy wierzą, że barwinek skrywa jeszcze wiele interesujących tajemnic... Eksperci z MIT są przekonani, że kluczem do poszukiwania nowych leków jest enzym syntaza striktozydyny (ang. strictosidine synthase), przeprowadzający jedną z reakcji koniecznych do wytwarzania wielu alkaloidów barwinka. Według badaczy wystarczy hodować roślinę na podłożu wzbogaconym o odpowiednie chemiczne "półprodukty" (substraty), nieobecne w jej komórkach podczas wzrastania w warunkach naturalnych, by uzyskać zupełnie nowe substancje. Aby zwiększyć wydajność procesu, naukowcy zmodyfikowali genom barwinków, zmieniając nieco sekwencję genu kodującego syntazę striktozydyny. Powstał dzięki temu enzym, który jest w stanie przetwarzać znacznie szersze spektrum substratów, pozwalając tym samym na wytworzenie znacznie większej liczby produktów. Uzyskano w ten sposób szereg substancji, które różnią się minimalnie od podobnych substancji wytwarzanych przez C. roseus naturalnie, lecz właśnie te drobne różnice mogą być kluczowe dla ich właściwości leczniczych. Zespół pani O'Connor syntetyzował nowe alkaloidy dzięki hodowaniu zawiesiny komórek w płynnej pożywce, lecz zdaniem badaczki powinno być możliwe ich wytwarzanie także dzięki tradycyjnej uprawie barwinków. Problemem może się jednak okazać wydajność procesu, która wciąż pozostawia wiele do życzenia. Skutecznym sposobem na zwiększenie ilości wytwarzanych alkaloidów może być zastosowanie mikroorganizmów. Są one znacznie tańsze w hodowli, lecz nie posiadają naturalnych szlaków metabolicznych odpowiedzialnych za syntezę tej grupy związków. Rozwiązaniem tego problemu mogłoby być przeniesienie do genomu mikroorganizmów (np. drożdży piekarskich) całej grupy genów kodujących enzymy przeprowadzające reakcje konieczne do wytwarzania alkaloidów. Jest to zadanie niezwykle ambitne, lecz jeżeli komukolwiek uda się to osiągnąć, masowa synteza naturalnych leków onkologicznych może stać się codziennością.