酵母菌不再只是釀酒!德生化學家從酵母菌改造出大麻的活性成份

作者 | 發布日期 2015 年 09 月 20 日 12:01 | 分類 生物科技 , 科技教育 follow us in feedly

近年來,許多人強調養生觀念的重要,提倡選擇標榜「天然酵母菌」的麵包或饅頭。不過,酵母菌(yeast)的功用不只是產生消化酵素、促進腸胃蠕動而已,德國的研究團隊在八月,宣稱他們能夠透過基因工程將酵母菌(yeast)製造出在大麻裡也有的成份—四氫大麻酚(tetrahydrocannabinol),也就是 THC,一種用來作為止痛藥的合成物。




THC 被用來製成藥物,由藥廠 Marinol 或 Cesamet 來販售,用於治療免疫缺乏病毒(HIV)或化療(chemotherapy)所引發的噁心、嘔吐或食慾不振等問題。利用基因改造的酵母菌,比傳統化學合成方法便宜和簡單。此外,使用酵母菌讓大麻製品(cannabis)在臨床應用上,出現一道曙光。大麻被當作醫療藥物的概念已經越來越被人們接受。研究人員希望能透過改造的酵母菌,讓人們對大麻的看法改變。

省去種植大麻風險,試圖將改造技術規模化

「這是一個改變數百萬人生活的事情。」研究如何使用酵母菌生產THC和大麻製品的 Hyasnth Bio 公司)執行長 Keven Chen 說道。德國的多特蒙德工業大學(Technical University of Dortmund)的生化學研究團隊在八月發表論文,指出已經研究出能創造 THC 的酵母菌。他們也公布未發表過的數據,說明成功找到由酵母菌株成功創造的大麻二酚(CBD)。

這兩種酵母菌都是依賴所謂的「前驅分子」(precursor molecules),並不需要醣,在未基因改造的酵母菌,則只會產生少量的 THC 和大麻二酚。但其中一位研究員 Oliver Kayser,他的目標不止於此,他希望最後能改變酵母菌的基因結構,讓它能具有大量產生的 THC 的能力。他們正和 THC Pharm 藥廠合作,嘗試把技術規模化,以利於大量生產。此外,歐洲管制人員也一直希望能透過其他辦法獲取 THC 和大麻二酚(CBD)而不用種植大麻,因為他們擔心大麻種植合法化會讓非法份子用在其他地方。

事實上,用酵母菌合成 THC 並不是新的概念,早在八年前就有日本科學家發表相關研究,詳細介紹在畢赤酵母屬(Pichia pastoris)的酵母插入某一基因,使得酵母菌慢慢分泌出製造 THC 必要的酵素(enzyme)。但當時,研究人員並不知道大麻植物所有製造THC必要的酵素。後來才隨著更便宜、更快速的去氧核醣核酸(DNA)分析工具,才找到關鍵作用的基因。

各國生技公司投入研究,仍有一段路要走

位於加拿大的英屬哥倫比亞大學(University of British Columbia)的講座教授Jonathan Page,創立一間名為 Anandia Laboratories 的公司,繼續後續研究並與

生技公司 Hyasynth 一起合作,等待加拿大政府同意他們生產自己的THC酵母菌株。此外,Page 也希望政府今年能通過批准合成 THC 的基因專利申請書,除了他們外,還有許多生技公司也在打酵母菌的主意,包括加州的 Amyris,他們利用酵母菌生產了各種產品,從治療瘧疾的青蒿素(artemisinin)和廣藿香(patchouli)香精產品。

然而,上述的生科技術都面臨和大麻類植物競爭的問題,大麻田已經行之有年,成為生產 THC 有效率的生產途徑,而有些大麻株的 THC 含量甚至超過 30%。Page 表示:「目前大麻在植物界的地位相當於汽車界的法拉利。」大麻的成份具有相當大的經濟效益,難以撼動它的地位。

直到現今,雖然有許多研究人員都想要嘗試透過酵母菌來產生 THC,因為它的需求正在成長。但是要改造酵母菌去合成 THC 或大麻二酚仍是非常大的挑戰。目前在 Kayser 實驗室的酵母株只能夠完成合成的作後階段,生化學家需要放置更多的基因至酵母菌裡。至少,人們現在知道酵母菌除了拿來釀酒外,還有更多潛在的發展可能,等待未來的生化學家繼續探索。

(首圖來源:Flickr/Brett Levin CC BY 2.0)

Newly Risen From Yeast: THC

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