Mange ofte anvendte medicin stammer stadig fra planter. Scopolamin, der bruges til bevægelsessygdom og til behandling af postkirurgisk kvalme, er fremstillet af planter i nattskygge-familien. Digoxin, et hjertemedicin, kommer fra rævehovedplanten. Kodein og andre opioide smertestillende medicin er afledt af opiumsvalmuer.
Men planter, der bruges til at fremstille medicin, er undertiden truede eller dyre. En dårlig vækstsæson eller geopolitisk ustabilitet i regionen, hvor en plante dyrkes, kan forårsage et fald i medicinforsyningen.
Nu har en Stanford-videnskabsmand fundet ud af, hvordan man isolerer den molekylære "fabrik" i en truet plante og samles den i en anden, mere tilgængelig plante.
”Dette var en udfordring, fordi planter er temmelig komplicerede, ” siger Elizabeth Sattely, professor i kemiteknik. ”De er temmelig vanskelige at arbejde med. Deres genomer er meget komplicerede. ”
Sattely og hendes team arbejdede med en Himalayan-plante kaldet mayapple, som producerer forløbere til et almindeligt anvendt kemoterapimiddel kaldet etoposid. Etoposid bruges til behandling af en række kræftformer, herunder lymfom, lungekræft, testikelkræft og nogle typer leukæmi og hjernekræft. Den findes på Verdenssundhedsorganisationens liste over vigtige lægemidler - lægemidler, der betragtes som afgørende for det medicinske systems funktion. Men mayapple vokser langsomt, og udbuddet har været i tilbagegang i årevis på grund af stor efterspørgsel.
Sagt nok klar over, at mayapples kemiske samlebånd starter som reaktion på, at dets blade er skadet. Når denne skade opstår, begynder planten at producere et antal proteiner. Nogle af disse proteiner producerer til sidst etoposids forløber. Men det store spørgsmål var, hvilke proteiner? Der var mere end 30 til stede, men ikke alle var involveret i at fremstille forløberen.
”Det, der var afgørende her, var virkelig at indsnævre vores kandidatliste, ” siger Sattely.
Hun og hendes team afprøvede forskellige kombinationer af proteiner, indtil de regnede ud, hvilken 10 udgør samlebåndet. Derefter satte de generne, der gjorde disse 10 proteiner i en anden plante. Planten, de valgte, var Nicotiana benthamiana, en vild slægtning af tobak, valgt fordi den er bredt tilgængelig og let at dyrke i et laboratorium. Nicotiana- planten begyndte at producere etoposidforløbet, ligesom mayapple. Sattely og hendes kandidatstuderende, Warren Lau, offentliggjorde deres opdagelse i tidsskriftet Science .
”Dette er et meget flot bevis for koncept, ” siger Sattely.
Håber håber i sidste ende at få mikrober, såsom gær, til at producere de samme molekyler og springe planter helt over. Hvis hun lykkes, vil hun slutte sig til et antal videnskabsfolk, der har fundet ud af, hvordan man kan omdanne mikroorganismer til lægemiddelproducerende fabrikker. Lige denne uge meddelte tyske forskere, at de havde lavet genetisk modificeret gær til at fremstille THC, forbindelsen i marihuana, der producerer det "høje" og kan hjælpe med at behandle bivirkninger fra kemoterapi og andre sygdomme. Sidste måned offentliggjorde Stanford-forskere resultater, der viser, hvordan de havde fået gær til at producere hydrocodon, et opioidsmertestillende middel, der ligner morfin. Gennembrudet har potentiale til at gøre sådanne lægemidler billigere og mere tilgængelige. I 2013 koxede kemiske ingeniører ved Berkeley genetisk modificeret gær til at producere anti-malaria medicin.
At fremstille lægemidler med gær er endnu enklere og billigere end at bruge almindelige laboratorieplanter. Forsyningerne er utroligt billige og lette at fremstille, tager lidt plads eller særlig pleje og kan uendeligt manipuleres.
"Løftet inden for området syntetisk biologi er, at du kan få celler til at fremstille eller gøre hvad du vil, " siger Sattely.
Men der er stadig meget at lære af planter og de kemikalier, de producerer. Når planters molekylære produktionsveje bliver bedre forstået, kan forskere lære at manipulere dem, og potentielt producere bedre lægemidler med færre bivirkninger.
”Planter er nogle af de bedste molekylære fabrikker i naturen, ” siger Sattely. ”Vi har meget at lære om disse molekyler, der er så vigtige for menneskers sundhed og også for plantesundhed.”
