Universidad de California, Berkeley, los biólogos sintéticos han diseñado la levadura de cerveza para producir los ingredientes principales de la marihuana, el THC que altera la mente y el CBD no psicoactivo, así como los nuevos cannabinoides que no se encuentran en la planta.
Al alimentarse solo de azúcar, la levadura es una forma fácil y barata de producir cannabinoides puros que hoy en día son costosos de extraer de los brotes de la planta de marihuana, Cannabis sativa.
"Para el consumidor, los beneficios son CBD y THC de alta calidad y bajo costo: obtienes exactamente lo que quieres de la levadura", dijo Jay Keasling, profesor de ingeniería química y biomolecular de UC Berkeley y de bioingeniería y una facultadcientífico del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley: "Es una forma más segura y ecológica de producir cannabinoides".
El cannabis y sus extractos, incluido el THC de alta inducción, o el tetrahidrocannabinol, ahora son legales en 10 estados y el Distrito de Columbia, y la marihuana recreativa, fumada, vaporizada o consumida como comestible, es un negocio multimillonario en todo el paísLos medicamentos que contienen THC han sido aprobados por la Administración de Drogas y Alimentos para reducir las náuseas después de la quimioterapia y mejorar el apetito en pacientes con SIDA.
CBD, o cannabidiol, se usa cada vez más en cosméticos, llamados cosmecéuticos y ha sido aprobado como un tratamiento para las crisis epilépticas infantiles. Se está investigando como una terapia para numerosas afecciones, como ansiedad, enfermedad de Parkinson y enfermedades crónicas.dolor.
Pero la investigación médica sobre las más de 100 otras sustancias químicas en la marihuana ha sido difícil, porque las sustancias químicas se producen en pequeñas cantidades, lo que dificulta su extracción de la planta. Las fuentes más puras y económicas, como la levadura, podrían facilitar tales estudios.
Además, agregó, existe "la posibilidad de nuevas terapias basadas en nuevos cannabinoides: los raros que son casi imposibles de obtener de la planta, o los no naturales, que son imposibles de obtener de la planta".
Keasling, el Presidente de la Fundación Philomathia en Energía Alternativa en Berkeley, y sus colegas informarán sus resultados en línea el 27 de febrero antes de su publicación en la revista Naturaleza .
Taponando vías químicas en levadura
Los cannabinoides se unen a muchos otros productos químicos y medicamentos que ahora se producen en la levadura, incluida la hormona del crecimiento humano, la insulina, los factores de coagulación de la sangre y recientemente, pero aún no en el mercado, la morfina y otros opiáceos.
Keasling, uno de los pioneros de la biología sintética, siempre ha tratado de explotar la levadura y las bacterias como fábricas de drogas "verdes", eliminando los costosos procesos sintéticos o extractivos comunes en la industria química y los productos químicos a menudo tóxicos o perjudiciales para el medio ambiente.
El cultivo de cannabis es un excelente ejemplo de una industria que consume mucha energía y es destructiva para el medio ambiente. Las granjas en el noroeste de California han contaminado los arroyos con pesticidas y escorrentías de fertilizantes y han ayudado a drenar las cuencas porque las plantas de marihuana están hambrientas de agua.corte y erosión.
El cultivo interior bajo luces de crecimiento con ventiladores usa mucha energía, lo que representa un porcentaje creciente del consumo anual de energía. Un estudio estimó que la industria del cannabis de California representaba el 3 por ciento del consumo de electricidad del estado. Los cultivos interiores han causado apagones en algunosciudades, y el consumo de energía puede agregar más de $ 1,000 al precio de una libra de hierba.
De ahí el interés de Keasling en encontrar una forma "verde" de producir los químicos activos en la marihuana.
"Fue un desafío científico interesante", admitió, similar a otros desafíos que él y su equipo han superado con éxito en la levadura: producir un medicamento antipalúdico, artemisinina; convertir los desechos de las plantas en biocombustibles; sintetizar sabores y aromas para los alimentose industrias de cosméticos e intermedios químicos para fabricar nuevos materiales ". Pero cuando lees sobre casos de pacientes que tienen convulsiones y que reciben ayuda del CBD, especialmente niños, te das cuenta de que estas moléculas tienen cierto valor, y que producir cannabinoides en la levadura realmente podríaSe bueno."
Con la aprobación y supervisión de la Agencia de Control de Drogas de EE. UU. El cannabis sigue siendo ilegal según la ley federal, el postdoctorado Berkeley Xiaozhou Luo y el estudiante graduado visitante Michael Reiter, quien dirigió el proyecto, comenzaron a reunir en una levadura una serie de pasos químicos para producir, inicialmente, la madre de todos los cannabinoides, CBGA ácido cannabigerólico. Tanto en la marihuana como en la levadura, las reacciones químicas involucran la forma ácida de los compuestos: CBGA y sus derivados, THCA y CBDA. Se convierten fácilmente en CBG, THC y CBDcuando se expone a la luz y al calor.
Convertir la levadura en fábricas químicas implica cooptar su metabolismo para que, en lugar de convertir el azúcar en alcohol, por ejemplo, la levadura convierta el azúcar en otras sustancias químicas que luego son modificadas por enzimas agregadas para producir un nuevo producto, como el THC, quela levadura secreta en el líquido que los rodea. Los investigadores terminaron insertando más de una docena de genes en la levadura, muchos de ellos copias de genes utilizados por la planta de marihuana para sintetizar cannabinoides.
Sin embargo, un paso resultó ser un obstáculo para el grupo de Keasling y los grupos competidores: una enzima que realiza un paso químico clave para hacer CBGA en la planta de marihuana no funcionó en la levadura.
En lugar de diseñar una vía sintética diferente, Berkeley postdoc Leo d'Espaux y el estudiante graduado Jeff Wong volvieron a la planta y aislaron una segunda enzima, la prenil transferasa, que hace lo mismo, y la metieron en la levadura.
"Funcionó como gangbusters", dijo Keasling.
Una vez que tuvieron CBGA productora de levadura, agregaron otra enzima para convertir CBGA en THCA y una enzima diferente para crear un camino hacia CBDA. Aunque los productos que produce la levadura son predominantemente THC o CBD, dijo Keasling, cada uno aún debe estar separadode otros productos químicos presentes en pequeñas cantidades.
También agregaron enzimas que hicieron que la levadura produzca otros dos cannabinoides naturales, CBDV cannabidivarin y THCV tetrahidrocannabivarin, cuyos efectos no se conocen bien.
Sorprendentemente, Xiaozhou y Michael descubrieron que los pasos enzimáticos involucrados en la fabricación de CBGA en la levadura son lo suficientemente flexibles como para aceptar una variedad de químicos iniciadores, diferentes ácidos grasos en lugar del utilizado por la planta de marihuana, ácido hexanoico, que generancannabinoides que no existen en la propia planta. También consiguieron que la levadura incorpore químicos en los cannabinoides que luego podrían ser alterados químicamente en el laboratorio, creando otra vía para producir cannabinoides nunca antes vistos, pero potencialmente médicamente útiles.
Keasling posteriormente fundó una empresa de Emeryville, California, Demetrix Inc., a la que d'Espaux y Wong se unieron más tarde, que autorizó la tecnología de Berkeley para utilizar la fermentación de levadura para fabricar cannabinoides.
"La economía se ve muy bien", dijo Keasling. "El costo es competitivo o mejor que eso para los cannabinoides derivados de plantas. Y los fabricantes no tienen que preocuparse por la contaminación, por ejemplo, el THC en el CBD quete haría drogarse "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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