Mokslininkai sukūrė naują augalą: vienu metu gamina net 5 psichodelikus
Ką bendro turi augalai, rupūžės ir grybai? Visi jie gali gaminti psichodelines medžiagas. Dabar mokslininkams pavyko šiuos gebėjimus tarsi sujungti viename augale.
Pirmą kartą tyrėjai paėmė genus, kuriuos skirtingi organizmai naudoja penkių natūralių psichodelikų sintezei, ir perkėlė juos į tabako augalą Nicotiana benthamiana. Modifikuotas augalas vienu metu ėmė gaminti visus penkis junginius.
Didėjant susidomėjimui psichodelikais kaip galimais depresijos, nerimo ir potrauminio streso sutrikimo gydymo būdais, tokia sistema galėtų suteikti naują, patogesnį būdą šių medžiagų gauti moksliniams tyrimams.
„Mūsų strategija sukūrė heterologinę augalinę sistemą penkių ryškių, terapiniu požiūriu vertingų junginių, jų darinių ir augaluose natūraliai neaptinkamų analogų gamybai. Tai suteikia atspirties tašką jų gamybai augaluose“, – rašo tyrėjų grupė, vadovaujama Izraelio „Weizmann Institute of Science“ mokslininkų.
Tripataminų grupės psichodelikai apima psilociną, psilocybiną ir įvairius dimetiltriptamino (DMT) junginius. Gebėjimas sintetinti tokias medžiagas evoliuciškai atsirado skirtingose gyvybės formose – augaluose, grybuose ir gyvūnuose.
Pastaraisiais metais tyrimai vis dažniau rodo, kad tripataminų psichodelikai gali būti svarbus, dar neišnaudotas išteklius psichikos sveikatos gydymo srityje. Vis dėlto pažangą riboja teisiniai ir reguliaciniai suvaržymai, todėl atsiranda ir praktinių iššūkių mokslininkams.
„Tradiciškai psichodelikų tiekimas remiasi natūraliais jų gamintojais – daugiausia augalais, grybais ir Sonoros dykumos rupūže“, – teigia tyrėjai, pabrėždami, kad tokių organizmų rinkimas dėl psichoaktyviųjų medžiagų kelia ekologinių ir etinių problemų, ypač augant buveinių nykimui ir per dideliam išnaudojimui.
Siekdami rasti alternatyvą, augalų mokslininkės Paula Berman ir Janka Höfer su komanda ėmėsi kartografuoti ir atkurti biocheminius kelius, kuriais gaminami šie junginiai.
Tyrėjai nustatė pagrindinius genus, kuriuos du augalai – Psychotria viridis ir Acacia acuminata – naudoja DMT sintezei, taip pat detaliai išnagrinėjo nuoseklų cheminį kelią, vedantį iki šio junginio susidarymo.
Vėliau šiuos sprendimus jie sujungė su genais ir sintezės keliais, jau žinomais iš psichodelinių grybų Psilocybe cubensis ir nendrinės rupūžės Rhinella marina. Papildomai buvo panaudoti pagalbiniai fermentai iš ryžių ir pipirnės. Visas šis genetinis „įrankių rinkinys“ galiausiai buvo įterptas į tabako augalus Nicotiana benthamiana.
Tabakas pasirinktas ne dėl to, kad pats gamintų panašias medžiagas, o dėl praktinių priežasčių: ši rūšis laboratorijose dažnai naudojama dėl greito augimo ir patogumo genetiniams eksperimentams.
Tuomet komanda stebėjo, kaip augalas gamina penkis psichodelinius triptaminus: DMT (kilmė – augalai), psilociną ir psilocybiną (kilmė – grybai), taip pat bufoteniną ir 5-MeO-DMT (kilmė – rupūžės).
Nustatyta, kad modifikuoti tabako augalai iš tiesų vienu metu gamino visus penkis junginius. Tiesa, dėl to, kad skirtingi sintezės keliai konkuruoja dėl tų pačių augalo resursų, kai kurių medžiagų kiekiai buvo mažesni nei jų natūraliuose šaltiniuose.
Vis dėlto pagamintų junginių kiekiai buvo pakankami, kad, dar šiek tiek patobulinus sistemą, ji galėtų tapti savotiška biologine triptaminų „gamykla“ tyrėjų poreikiams.
Komanda žengė dar toliau: pakoregavus fermentus, dalyvaujančius triptaminų sintezės grandinėje, pavyko gauti ir modifikuotų junginių variantų, kurie augaluose natūraliai neatsiranda, tačiau taip pat gali turėti terapinę vertę.
Ateityje, tęsiant tyrimus, ši sistema galėtų būti optimizuota konkretiems moksliniams poreikiams arba net prisidėti prie naujų, konkrečioms terapinėms paskirtims pritaikytų junginių kūrimo.
„Katalizinių funkcijų sujungimas iš skirtingų gyvybės sričių, kartu su metaboline inžinerija, paremta racionaliu baltymų dizainu ir mutantinių fermentų kūrimu, leido gerokai efektyviau augale gaminti indolietilaminų komponentus“, – rašo tyrėjai. „Šis darbas sukuria universalią platformą vienu metu vykstančiai psichoaktyvių indolietilaminų biosintezei ir jų įvairovės didinimui, atverdamas kelią jų gamybai augaluose.“
Tyrimas publikuotas žurnale Science Advances.
