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Ciencia

La levadura genéticamente modificada produce cannabinoides.

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¿Producir componentes cannabinoides sin cultivar cannabis?

Investigadores de la Universidad de California han producido con éxito componentes cannabinoides en el laboratorio a partir de levadura. Producir cannabinoides sin cultivar marihuana podría ser de interés para las compañías farmacéuticas que desean agregar estos ingredientes a sus productos en el futuro.

Al piratear la biología de la levadura, los científicos han encontrado una manera de producir los ingredientes activos de la planta de cannabis. Los microorganismos manipulados producen THC, CBD y primos de cannabis que son raros y menos conocidos.

Saccharomyces cerevisiae

Si tuvieras que elegir un microbio favorito, el Saccharomyces cerevisiaeSería un buen candidato, mejor conocido como levadura de cerveza, que convierte el jugo de uva en vino, el puré de cereales en cerveza y la masa en pan. En las últimas décadas, los científicos Han manipulado el genoma de la levadura. para producir hormonas como la insulina y drogas como los opioides. Hoy en día, produce cannabinoides.

Investigadores liderados por Jay Keasling, profesor de ingeniería química y bioingeniería en la Universidad de California en Berkeley, manipularon levaduras de cerveza modificadas genéticamente para producir dos de los cannabinoides más comunes, el tetrahidrocannabinol (THC) y el cannabidiol. (CBD). Afirman que su método también podría
genera microorganismos capaces de producir otros cannabinoides naturales, así como nuevas variedades. Algunos cannabinoides se pueden usar para tratar diversos trastornos, pero se necesita más investigación para distinguir la exageración de la realidad médica.

Esta técnica no es nueva: la levadura modificada genéticamente ya se ha utilizado para hacer lúpulos para dar sabor a cerveza, claras de huevo sintéticas e incluso productos químicos para dar sabor al chocolate.

Experiencia

En el nuevo estudio publicado el miércoles en Naturaleza, los científicos han transferido a la levadura secuencias genéticas conocidas que controlan las rutas metabólicas de las plantas de cáñamo. Los microorganismos resultantes pueden transformar un azúcar llamado galactosa en productos químicos intermedios y usar estos químicos para sintetizar el ácido cannabigerólico (CBGa), el cannabinoide de la madre que se puede convertir en varios otros compuestos. Finalmente, cada cepa de levadura transforma CBGa en un cannabinoide diferente.

"La levadura que produce THC es diferente de la levadura que produce CBD, pero solo difiere en un gen, y es este último gen el que convierte CBGa en CBD o THC", dice Keasling. "La belleza de esta tecnología es que puedes cambiarlos por un cannabinoide raro".

Los investigadores utilizaron una técnica llamada "biología sintética" para identificar una enzima llamada CsPT4. Con esta enzima y basándose en el análisis de ADN de la planta de cannabis, producirán los componentes del cannabis.

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El genoma del cannabis

En este caso, el equipo dio a su levadura un gen derivado del cannabis que contiene instrucciones para la producción de ácido olivetólico, un compuesto precursor de THC o CBD. También les dieron genes de cannabis que crearían las enzimas que podrían convertir el ácido ololeico en THC y CBD. Así, además de una dieta regular a base de galactosa, la levadura tenía todo lo necesario para satisfacer las demandas del equipo.

"Juntos, el equipo escribe, estos resultados sientan las bases para la producción a gran escala de cannabinoides naturales y sintéticos, que podrían mejorar la investigación farmacológica sobre estos compuestos.

El cannabis contiene más de Cannabinoides 100 diferentes, pero la mayoría de ellos están en concentraciones mucho más bajas que CBD y THC, algunos incluso son desconocidos. Debido a que las plantas producen cantidades muy pequeñas de sustancias raras, son más caras de producir. Incluso cuando los investigadores pueden extraerlos, los compuestos a menudo están contaminados con rastros de sus primos más comunes. La levadura podría producir versiones más puras de estos cannabinoides, lo que elevaría el precio de las variedades raras al mismo nivel que las más populares. "Es una plataforma para producir todos los cannabinoides que actualmente se cree que existen en el cannabis, así como todos aquellos que no son naturales y no se encuentran en ningún organismo", dice Keasling. ¿Qué hace a algunos de estos "antinaturales"? Normalmente, las plantas de cáñamo incorporan una sustancia química llamada ácido hexanoico (que los humanos usan como aditivo alimentario barato) en los cannabinoides. Cuando el equipo de Keasling agregó varios productos químicos a la dieta dulce de la levadura, los microbios diseñados genéticamente incorporaron estas sustancias en lugar de ácido hexanoico, lo que dio como resultado nuevos compuestos nunca antes vistos.

PONER CANNABINOIDS EN EL EVENTO

Descubrir posibles aplicaciones médicas requerirá mucha más investigación, y los científicos ya están ocupados estudiando los efectos de los cannabinoides más famosos.

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Los investigadores finalmente descubren los genes que producen THC y CBD.

Para encontrar las verdaderas aplicaciones de los compuestos, los investigadores deben probar cómo los cannabinoides afectan a los humanos. Es un problema que este nuevo método de biosíntesis puede no resolver. "No importa si el CBD o los cannabinoides provienen de una planta o si están hechos sintéticamente o si provienen de la levadura. Si el producto final sigue siendo una sustancia prohibida, no aumenta la accesibilidad ", dice Yasmin Hurd, director del Instituto de Adicciones de la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai, Nueva York, que no lo hace Participó en este nuevo estudio.

El Sr. Keasling está de acuerdo en que, a pesar de la flexibilización de las leyes estatales, las restricciones federales sobre las pruebas de cannabis dificultan la investigación, "y no hay forma de evitar este problema hasta que se apruebe la ley. Modificado ", dice. "Pero este método puede proporcionar algunos de estos cannabinoides muy raros que nunca se podrían extraer del cannabis porque se producen en cantidades tan pequeñas. Y quién sabe, uno de ellos podría ser mejor que CBD o THC ".

Industria de cultivo

Ya sea que contribuyan a la investigación o no, los cannabinoides de levadura tendrán un impacto comercial. Keasling estima que su método podría producir cannabinoides a un costo igual o menor que el de la producción de marihuana agrícola. Fundó Demetrix para licenciar su nueva tecnología de Berkeley y desarrollar la producción comercial de cannabinoides. Y tiene mucha competencia. El año pasado, las nuevas empresas de biotecnología Librede y Gingko Bioworks anunciaron una patente para la producción de CDB a partir de levadura, respectivamente, y una asociación multimillonaria con la compañía de cannabis Cronos Group. Jeff Ubersax, CEO de Demetrix, cree que sobre 15 en otras compañías de 20 están compitiendo para convertir las células de levadura en pequeñas plantas de cannabinoides.

El propósito de este estudio fue encontrar la forma de producir cannabinoides "independientemente del cultivo de cannabis"; en otras palabras, cosechar los beneficios sin necesidad de la planta. Hay una gran ventaja al hacer esto: los cannabinoides que se usan actualmente para medicamentos recetados como Epidiolex, se derivan directamente de la planta, donde no existen realmente en concentraciones muy altas. Si el mismo compuesto se puede producir artificialmente, será mucho más fácil escalarlo para hacer medicamentos recetados.

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