Genetički modificiran heroin

Pekarski kvasac će možda u bliskoj budućnosti biti korišten za proizvodnju morfija, kodeina i sličnih opioidnih alkaloida prijeko potrebnih u medicini.

Troje znanstvenika sa Stanforda, na čelu sa bioinženjerom Christine Smolke je prošle godine pošlo za rukom  genetički modificirati pekarski kvasac (Saccharomyces cerevisiae) tako da kvasac sintetizira morfij i kodein.  Rad je objavljen u časopisu Nature Chemical Biology 18. maja 2014.

Stanice kvasca pod mikroskopom

Morfij, najznačajniji spoj iz ove klase, koristi se kao jak analgetik. U nekim terminalnim stanjima, npr, kod bolesnika sa uznapredovalim rakom, morfij je neizbježan kako bi se ublažio bol.

GMO kvasac je uzgajan na podlozi koja sadrži tebain, molekulu koja je prekursor morfija. Znanstvenici  su prvo dobili GMO kvasac koji proizvodi 3 ključna enzima za pretvaranje tebaina u morfij i kodein. Četiri dana nakon što je GMO kvasac rastao na podlozi koja je sadržala tebain, znanstvenici su mogli detektovati morfij i kodein.

Izvor ilustracije: Kate Thodey and Stephanie Galanie via http://news.stanford.edu/

Međutim, slučajno ili namjerno, tačno godinu dana nakon objavljivanje ovog rada, 18. maja 2015. godine, u istom časopisu je objavljen rad koji je nadogradio ovaj proces. Zapravo, početak i kraj protokola za proizvodnju genetički modifikovanog kvaca su postojali (kraj je opisan u radu objavljenom 2014. sa početka ovog posta), ali je nedostajala sredina - kako da kvasac proizvede enzime koji bi materiju (S)-retikulin pretvarali u (R)-retikulin. Retikulin je prekursor tebaina, a tebain je prekursor kodeina i morfina. 

 Nekoliko dana prije objavljivanje ovog rada, objavljen je i rad u časopisu PLOS ONE koji se također bavi problemom ove sinteze (korak od (R)-retikulina do tebaina). Možda je ova shema od pomoći da se bolje shvati komplikovanost procesa biosinteze opioidnih supstanci te hronologija stvaranja soja genetički modifikovanog kvasca koji bi proizvodio morfin:

Izvor: Nature magazine

Vrlo je bitno da svi oni koji čitaju ovaj post shvate o kako se komplikovanom postupku radi - naime, kada se neki organizam genetički modificira, modificira se ništa drugo do šifra za sintezu nekog proteina. Slova gena određuju redoslijed vezivanje aminokiselina u lanac proteina. Međutim, kada se radi o sintezi opioidnih molekula (morfin i kodein), treba imati na umu da su to alkaloidi i da geni tek posredno utječu na njihovu sintezu, preko niza enzima (koji su ništa drugo do proteini). Znači, da bi se dobio GMO kvasac koji sintetizira opiodne molekule, treba u njega ubaciti sve i jedan gen koji kodira svaki enzim u lancu biosinteze, a to podrazumijeva 18 koraka. 

Naučnici su svjesni činjenice da će biti potrebno optimizirati proizvodnju opijata ovom metodom, jer su dobivene količine još uvijek ispod očekivanja, ali svoj rad smatraju samo prvom etapom u efikasnijoj sintezi ovih farmakološki značajnih jedinjenja.

Izvor: Paola Pellegrin za Nature

Isto tako, naučnici iz svih grupa koje su radile na razvijanju protokola sa stvaranje GMO kvasca koji bi proizvodio narkotične supstance, svjesni su činjenice da se ovo otkriće može zloupotrijebiti, te su svoja otkrića podijelili sa stručnjacima za legislative iz oblasti biotehnologije. Vrlo je interesantno primijetiti kako stručnjaci danas, nakon navedenih radova u ovoj oblasti više ne misle kako je sinteza opijata preko GM kvasca komplikovana, već, naprotiv, oni smatraju kako bi svako ko ima  protokol (a jednom kada se protokol tj. "recept" napravi, nije previše teško "kuhati po receptu") mogao bi napraviti heroin pomoću genetički modificiranog kvasca. Nije teško zamisliti ilegalne DIY laboratorije koje rade za narko-bosove, nešto u stilu Breaking Bad. Isto tako, DIY laboratorije bi mogle, ako se na vrijeme ne uvedu potrebne mjere, učiniti opioidne narkotike lakše dostupnim. Procjenjuje se da danas u svijetu postoji oko 16 miliona ljudi koji su ilegalno ovisnici o opioidnim supstancama. 

No, isto tako naučnici smatraju da bi omogućavanje ovakvog načina proizvodnje alkaloida iz grupe opiodinih materija (proces u kojem ima više kontrole nad proizvedenom supstancom, njenim kvalitetom i količinom nego pri uzgoju maka Papaver somniferum) dovelo do stvaranje jeftinijih i efikasnijih analgetika koji bi istovremeno manje stvarali ovisnost.

Također, u svjetlu dešavanja na Bliskom Istoku, jasna je i težnja Zapada da do potrebnih materija dođe na drugi način i prekine ovisnost o izvoznicima sa Istoka.

Neki tvrde da bi se genetički modificiran kvasac koji proizvodi ovu klasu jedinjenja u upotrebi mogao pojaviti ne za deceniju, nego već za nekoliko godina.