Разработана бактерия, синтезирующая псилоцибин
Американские исследователи нашли новый способ получения псилоцибина — психоделического соединения, обычно встречающегося в грибах. Это, по мнению исследователей, значительный шаг на пути к демонстрации возможности промышленного производства препарата.
Псилоцибин встречается более чем в 200 видах грибов и уже давно пользуется репутацией психоделического и галлюциногенного препарата. Однако, в последние годы становится все более очевидным, что психоделические препараты также обладают серьезным потенциалом для лечения таких состояний, как резистентная депрессия.
Но массовое производство препарата из грибов потребует много времени и места для выращивания самих грибов. Поэтому команда биохимиков во главе с Эндрю Джонсом и Александрой Адамс из Университета Майами решила попробовать что–то другое — инженерию метаболизма.
Популярной бактерией для подобных целей является кишечная палочка Escherichia coli, так как она проста в инжиниринге, плодородна, хорошо понятна и имеет большой и универсальный набор генетических инструментов, доступных для инженерии.
Её и использовали в университете: они ввели в бактерию генерирующие псилоцибин гены из квинтэссенциального «магического гриба» Psilocybe cubensis, чтобы посмотреть, побудит ли это микробов вырабатывать псилоцибин. Она сработала с разной степенью успеха.
«Мы берём ДНК гриба, который кодирует его способность делать этот продукт и помещаем его в кишечную палочку», — сказал Джонс.
«Это похоже на то, как вы делаете пиво, в процессе брожения. Мы эффективно применяем технологию, позволяющую увеличить масштаб и скорость производства».
Исследователи определили штамм бактерий, которые производят наибольшую концентрацию псилоцибина, наибольшую надежность и низкое накопление промежуточных продуктов.
Дублируя этот штамм pPsilo16, они работали над оптимизацией его производства, проводя серию экспериментов для обеспечения наилучших условий ферментации. Это обеспечило лучшую базовую среду, лучшую температуру и лучшую смесь питательных веществ для производства.
Наконец, группе удалось довести производство до уровня крупных биореакторов, отрегулировав процесс таким образом, чтобы в конечном итоге получить концентрацию 1,16 грамма псилоцибина на литр — самую высокую концентрацию псилоцибина, произведенную любым рекомбинантным организмом на сегодняшний день.
(Концентрация псилоцибина в самом P. cubensis варьируется, но составляет от 0,37 до 1,30 процента сухого веса всего гриба).
«Что интересно, так это скорость, с которой нам удалось достичь высокого уровня производства, — сказал Джонс.
«В ходе этого исследования мы увеличили производство с нескольких миллиграммов на литр до более одного грамма на литр, что почти в 500 раз».
В настоящее время продолжаются клинические испытания псилоцибина в качестве средства лечения депрессии. Тем временем Джонс и его команда изучают способы сделать кишечную палочку еще более привлекательным носителем псилоцибиновых генов.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Метаболический инжиниринг»:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S109671761930309X?dgcid=author
Псилоцибин встречается более чем в 200 видах грибов и уже давно пользуется репутацией психоделического и галлюциногенного препарата. Однако, в последние годы становится все более очевидным, что психоделические препараты также обладают серьезным потенциалом для лечения таких состояний, как резистентная депрессия.
Но массовое производство препарата из грибов потребует много времени и места для выращивания самих грибов. Поэтому команда биохимиков во главе с Эндрю Джонсом и Александрой Адамс из Университета Майами решила попробовать что–то другое — инженерию метаболизма.
Популярной бактерией для подобных целей является кишечная палочка Escherichia coli, так как она проста в инжиниринге, плодородна, хорошо понятна и имеет большой и универсальный набор генетических инструментов, доступных для инженерии.
Её и использовали в университете: они ввели в бактерию генерирующие псилоцибин гены из квинтэссенциального «магического гриба» Psilocybe cubensis, чтобы посмотреть, побудит ли это микробов вырабатывать псилоцибин. Она сработала с разной степенью успеха.
«Мы берём ДНК гриба, который кодирует его способность делать этот продукт и помещаем его в кишечную палочку», — сказал Джонс.
«Это похоже на то, как вы делаете пиво, в процессе брожения. Мы эффективно применяем технологию, позволяющую увеличить масштаб и скорость производства».
Исследователи определили штамм бактерий, которые производят наибольшую концентрацию псилоцибина, наибольшую надежность и низкое накопление промежуточных продуктов.
Дублируя этот штамм pPsilo16, они работали над оптимизацией его производства, проводя серию экспериментов для обеспечения наилучших условий ферментации. Это обеспечило лучшую базовую среду, лучшую температуру и лучшую смесь питательных веществ для производства.
Наконец, группе удалось довести производство до уровня крупных биореакторов, отрегулировав процесс таким образом, чтобы в конечном итоге получить концентрацию 1,16 грамма псилоцибина на литр — самую высокую концентрацию псилоцибина, произведенную любым рекомбинантным организмом на сегодняшний день.
(Концентрация псилоцибина в самом P. cubensis варьируется, но составляет от 0,37 до 1,30 процента сухого веса всего гриба).
«Что интересно, так это скорость, с которой нам удалось достичь высокого уровня производства, — сказал Джонс.
«В ходе этого исследования мы увеличили производство с нескольких миллиграммов на литр до более одного грамма на литр, что почти в 500 раз».
В настоящее время продолжаются клинические испытания псилоцибина в качестве средства лечения депрессии. Тем временем Джонс и его команда изучают способы сделать кишечную палочку еще более привлекательным носителем псилоцибиновых генов.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Метаболический инжиниринг»:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S109671761930309X?dgcid=author
