化学家利用被砍的红酒酵母酿出大麻

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合成的CBD替代品比植物提取物更容易净化,消除了使用农田进行大麻栽培的需要,并且可以避免与大麻相关产品的法律并发症。这项工作最近发表在科学报告杂志上。

  • 改变思维的THC和非精神活性的CBD – 以及植物本身未发现的新型大麻素。

令人惊讶的是,研究团队还能改造他们的酵母菌,将各种脂肪酸转化成自然界中不存在的大麻素。筛选这些化合物的治疗特性是具备可行性的,如果有任何希望都可以申请专利,因为它们不是自然产生的。研究团队认为,新产生的大麻素可能有助于建立制药公司的兴趣,这些公司此前很少积极探索大麻类药物。

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大麻和CBD的一个重要医疗用途是治疗癫痫。美国食品和药物管理局已经批准了草药CBD的提取物用于治疗一些癫痫发作,并且动物研究也有强有力的证据。

Keasling随后成立了加利福尼亚州Emeryville的公司Demetrix
Inc.,后来Espaux和Wong加入该公司,该公司授权Berkeley的技术使用酵母发酵来制造大麻素。

作为合成生物学的先驱之一,Keasling长期以来一直致力于将酵母菌和细菌开发为“绿色”制药厂,以消除化学工业中常见的昂贵的合成或提取过程,以及通常有毒或有害环境的化学副产品。

2015年由Keasling组建的公司Demetrix的科学家已经将这一过程的大麻素产量提高了几个数量级,加利福尼亚州埃默里维尔的公司首席执行官Jeff
Ubersax说。

加州大学戴维斯分校化学系教授马克马斯卡尔说:它比CBD更安全,没有滥用潜力,也不需要培养大麻。加州大学戴维斯分校的Mascal实验室与英国雷丁大学的研究人员合作开展了这项工作

加利福尼亚大学伯克利分校的合成生物学家设计了啤酒酵母来生产大麻的主要成分

然而,对大麻中100多种其他化学物质的医学研究一直很困难,这些化学物质的含量通常很低,很难从大麻中提取出来。研究团队认为,例如酵母这样更便宜、更纯的来源,可以使这类研究更容易。实际上,酵母已经可以生产包括人类生长激素、胰岛素、凝血因子等药物。最近,酵母还可以产生吗啡和其他阿片类药物,但目前还没有上市。

加拿大温哥华不列颠哥伦比亚大学的化学工程师Vikramaditya
Yadav表示,制药行业将真正实现这些分子的研究。他正与温哥华的InMed
Pharmaceuticals合作,利用细菌4生产大麻素。

含有CBD的产品最近因其所谓的健康效应而受到欢迎,并且因为该化合物不会引起高浓度。CBD也被作为一种药物化合物进行研究,用于治疗焦虑,癫痫,青光眼和关节炎等疾病。但由于它来自大麻或大麻植物的提取物,CBD在某些州和联邦法律中存在法律问题。也可以将CBD化学转化为四氢大麻酚(THC),这是大麻中的一种令人陶醉的化合物。

然而,一步证明是Keasling集团和竞争团体的障碍:在大麻植物中制造CBGA的关键化学步骤的酶在酵母中不起作用。

值得注意的是,目前,大麻及其提取物在美国的10个州及哥伦比亚特区是合法的,而娱乐性大麻——吸烟、蒸发或在食用产品中消费——在美国是一项数十亿美元的全国性业务。

细胞是产生这种途径的有用载体,但我们不需要细胞,Bowie说。我们想要该死的路。

根据加州大学戴维斯分校化学家的研究,大麻二酚(CBD)的合成,非醉人类似物可有效治疗大鼠癫痫发作。

这是一项有趣的科学挑战,他承认,这与他和他的团队在酵母中成功克服的其他挑战类似:生产抗疟药物,青蒿素;将植物废物转化为生物燃料;合成食品和化妆品行业的香精和香料以及制造新材料的化学中间体。但是当你读到患有癫痫发作并得到CBD帮助的患者的病例,特别是儿童时,你会发现这些分子有一些价值,而在酵母中生产大麻素真的很棒。

Keasling强调,“基于新型大麻素的新疗法也是有可能的:其中包括很难从植物中获取的罕见大麻素,以及不可能从植物中获得的非天然大麻素。”

2月27日在Nature上描述的壮举1将啤酒酵母(Saccharomyces
cerevisiae)中的一种叫做半乳糖的糖转化为四氢大麻酚(THC),这是大麻(Cannabis
sativa)中的主要精神活性化合物。改变后的酵母还可以产生大麻二酚(CBD),这是另一种主要的大麻素,因其潜在的治疗效果,包括其抗焦虑和止痛作用,最近引起了人们的注意。

8,9-二氢大麻酚(H2CBD)是具有与CBD类似结构的合成分子。Mascal的实验室开发了一种简单的方法,可以从市售化学品中廉价地合成H2CBD。与CBD不同,没有办法将H2CBD转化为令人陶醉的THC,他说。

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他们还使酵母产生了另外两种天然大麻素,CBDV 和THCV
,这两种物质的作用尚不清楚。

以前的工作2,3描述在酵母中构建大麻素生产线的部分,但不是完整的过程。加拿大蒙特利尔的Hyasynth
Bio首席执行官凯文陈(Kevin
Chen)表示,最新的研究是第一次将所有这些放在一起,并表明它实际上在一个细胞内工作,这很酷,至少十家公司中的一家致力于在工程酵母,细菌或藻类中产生大麻素。

Mascal正与加州大学戴维斯分校医学院的同事合作,开展更多动物研究,目标是尽快进入临床试验阶段。加州大学戴维斯分校已经申请了关于H2CBD及其类似物的反缉使用的临时专利,并且Mascal已经成立了一家公司Syncanica,以继续开发。

一旦他们有酵母生产CBGA,他们添加另一种酶将CBGA转化为THCA和一种不同的酶,以创建通往CBDA的途径。Keasling说,尽管酵母生产的产品主要是THC或CBD,但每种产品仍必须与其他少量存在的化学品分开。

此前有研究描述了在酵母中构建部分的大麻素生产线,但没有完整的过程。这项最新的研究首次“将所有的部分表现完整,而且是在一个细胞内完成,这一点非常棒。”加拿大蒙特利尔Hyasynth
Bio公司首席执行官Kevin Chen如此评价,有至少10家公司在跟Hyasynth
Bio公司一样致力于开发能够生产大麻类的工程酵母、细菌和藻类。

不需要植物

研究人员在诱导性癫痫发作的大鼠中测试了针对草药CBD的合成H2CBD。发现H2CBD和CBD对于减少癫痫发作的频率和严重程度同样有效。

  • 作为食品吸食,囤积或消费 –
    是一项价值数十亿美元的全国性企业。美国食品和药物管理局已经批准含有THC的药物,以减少化疗后的恶心,并改善艾滋病患者的食欲。

不过,加州卡尔斯巴德Librede公司的首席执行官Jason
Poulos表示,要想与天然植物提取的大麻素竞争,上述大麻素产量至少需要提高100倍。Librede公司拥有从酵母中提取大麻素的工艺的首个专利。

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