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Manipulan genéticamente la levadura para hacer medicamentos analgésicos

Ingredientes Estados Unidos

Durante miles de años, la gente ha utilizado la levadura para fermentar el vino, la cerveza cerveza y el pan de levadura. Ahora, investigadores de Stanford han manipulado genéticamente la levadura para hacer medicamentos analgésicos, un avance que anuncia una más rápida y potencial manera menos costosa de producir muchos tipos diferentes medicamentos a base de plantas.


Los ingenieros de Stanford describen cómo reprogramar la maquinaria genética de la levadura del pan, para que estas células de rápido crecimiento podrían convertir el azúcar en la hidrocodona en apenas tres a cinco días.

La hidrocodona y sus parientes químicos, tales como la morfina y la oxicodona son los opiáceos, los miembros de una familia de analgésicos procedentes de la adormidera. Se puede tomar más de un año para producir un lote de la medicina, a partir de las granjas en Australia, Europa y otros lugares que tienen licencia para crecer amapolas de opio. El material vegetal deberá entonces ser cosechado, procesado y enviado a las fábricas farmacéuticas en Estados Unidos, donde las moléculas de fármacos activos se extraen y refinan en medicamentos.

bioingenieria para producir opioides medicinales"Cuando empezamos a trabajar hace una década, muchos expertos pensaron que sería imposible diseñar levaduras para reemplazar todo el proceso de la granja a la fábrica", dijo el autor principal Christina Smolke, profesor asociado de bioingeniería en Stanford.

Ahora, sin embargo la salida es pequeña, se necesitarían 4.400 galones de levadura de bioingeniería para producir una dosis única de alivio del dolor.

"Esto es sólo el comienzo", dijo Smolke. "Las técnicas que hemos desarrollado para los analgésicos opioides pueden adaptarse para producir muchos compuestos derivados de plantas para combatir el cáncer, las enfermedades infecciosas y las enfermedades crónicas como la hipertensión arterial y artritis."

De la planta a tubos de ensayo
Muchos medicamentos son derivados de plantas, que nuestros ancestros masticaban o elaboran en el té, o más tarde refinados en pastillas utilizando procesos químicos para extraer y concentrar sus ingredientes activos. El equipo de Smolke está modernizando el proceso mediante la inserción de fragmentos de ingeniería precisamente de ADN en las células, tales como levaduras, para reprogramar las células en líneas de montaje química personalizadas para producir compuestos medicinales.

Un precursor importante para el trabajo de Stanford ha sido el uso de la ingeniería genética de la levadura para producir la artemisinina de drogas contra la malaria. Tradicionalmente la artemisinina proceda del árbol ajenjo dulce de manera similar a como los opiáceos son refinados de la amapola. Durante la última década, como la producción de artemisinina a base de levadura se ha hecho posible, alrededor de un tercio de la oferta mundial se ha desplazado a biorreactores.

Los experimentos demostraron que la artemisinina biosíntesis de la levadura era posible, pero participan añadiendo sólo seis genes. El equipo de Stanford tuvo que diseñar 23 genes en la levadura de su línea de montaje móvil para obtener hidrocodona.

"Esta es la más complicada síntesis química jamás diseñado en levaduras", dijo Smolke.
Su equipo encontró y fragmentó el ADN afinado de otras plantas, bacterias e incluso ratas. Estos genes equipados de la levadura para producir todas las enzimas necesarias para las células convirtió el azúcar en la hidrocodona, un compuesto que desactiva los receptores del dolor en el cerebro.

"Las enzimas hacen  que se rompen las moléculas", dijo Stephanie Galanie, un estudiante de doctorado en química y un miembro del equipo de Smolke. "Ellos son los héroes de la acción de la biología."

El equipo de Smolke y otros dos laboratorios descubrieron recientemente de forma independiente que la enzima reconfigura reticulina, pero incluso después de los bioingenieros de Stanford esta enzima en su fábrica microbiana, la levadura no creó suficiente del compuesto opioide. Así que se pellizcaron genéticamente la siguiente enzima en el proceso para impulsar la producción.

"Queremos que haya un proceso de deliberación abierta para traer investigadores y políticos juntos", dijo Smolke. "Necesitamos opciones para ayudar a asegurar que la producción de base biológica de compuestos medicinales se desarrolla de la manera más responsable."

Los miembros del equipo de Stanford corresponden a: Isis Trenchard, profesor asociado de bioingeniería Christina Smolke, química estudiante graduado Stephanie Galanie e investigador asociado Kate Thodey.

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