Η Επανάσταση των Βιοτροποποιημένων Βακτηρίων: Αντικαρκινικές Ουσίες με “Υπογραφή” E. coli
Ιαπωνική ερευνητική ομάδα ανοίγει νέους δρόμους στην παραγωγή φαρμακευτικών ενώσεων, αξιοποιώντας το βακτήριο E. coli για την παραγωγή δυνητικά σωτήριων ουσιών.
Μια πρωτοποριακή εξέλιξη στον χώρο της βιοτεχνολογίας ανακοίνωσε ερευνητική ομάδα του ιαπωνικού Πανεπιστημίου Kobe, η οποία κατάφερε να τροποποιήσει γενετικά βακτήρια E. coli, καθιστώντας τα ικανά να παράγουν μια σειρά από ενώσεις με σημαντικές θεραπευτικές ιδιότητες. Οι ουσίες αυτές φέρουν αντικαρκινική, αντι-HIV, αντιδιαβητική και αντιφλεγμονώδη δράση, ανοίγοντας νέες προοπτικές για την ανάπτυξη φαρμακευτικών αγωγών.
Η φύση, και ειδικότερα τα φυτά, αποτελούν πηγή πολλών ουσιών με ελπιδοφόρες φαρμακολογικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, ορισμένα είδη ροδόδενδρου παράγουν μια κατηγορία ενώσεων που παρουσιάζουν αξιοσημείωτες αντικαρκινικές, αντι-HIV, αντιδιαβητικές και αντιφλεγμονώδεις ιδιότητες. Ωστόσο, η φυσική προέλευση αυτών των ουσιών καθιστά την παραγωγή τους ασταθή και δαπανηρή. Παράλληλα, προηγούμενες προσπάθειες για μικροβιακή παραγωγή της βασικής ένωσης, του ορσελινικού οξέος, είχαν αποφέρει απογοητευτικά χαμηλές ποσότητες.
Με στόχο την υπέρβαση αυτών των περιορισμών, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Kobe συνδύασαν την εισαγωγή κατάλληλων γονιδίων από φυτά, μύκητες και βακτήρια, την ανάλυση του μεταβολισμού του οργανισμού και τη βελτιστοποίηση των συνθηκών καλλιέργειας. Ο τελικός σκοπός ήταν η δημιουργία της πρώτης πλατφόρμας παραγωγής αυτών των πολύτιμων ενώσεων, χρησιμοποιώντας ως “εργαστήριο” το βακτήριο E. coli.
Όπως αναφέρεται σε δημοσίευση στο επιστημονικό περιοδικό «Metabolic Engineering», η ομάδα πέτυχε παραγωγή 202 mg ορσελινικού οξέος ανά λίτρο. Αυτή η επίδοση συνιστά μια βελτίωση κατά 40 φορές σε σχέση με τις προηγούμενες αναφορές μικροβιακής παραγωγής, αποτελώντας το υψηλότερο επίπεδο παραγωγής που έχει επιτευχθεί μέχρι σήμερα. Επίσης, είναι η πρώτη φορά που η βασική αυτή ένωση παράγεται στο E. coli.
Η καινοτομία δεν σταματά εδώ. Η ομάδα εισήγαγε επιπλέον ένα γονίδιο από ροδόδενδρο, το οποίο ολοκλήρωσε τη βιοσύνθεση μιας ακόμη φαρμακολογικά σημαντικής ένωσης. Ως χαρακτηριστικό παράδειγμα της κατηγορίας των φαρμακευτικών προϊόντων, επιλέχθηκε το γκριφολικό οξύ, γνωστό για τις ισχυρές αντικαρκινικές και αναλγητικές του ιδιότητες. Αν και τα τροποποιημένα βακτήρια κατάφεραν να παράγουν με επιτυχία την ένωση-στόχο, η απόδοση παρέμεινε σε χαμηλά επίπεδα, γεγονός που υποδεικνύει την ανάγκη για περαιτέρω βελτιστοποίηση της διαδικασίας.
Ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας, Τομοχίσα Χασουνούμα, επισημαίνει ότι η πλατφόρμα που αναπτύχθηκε μπορεί να αξιοποιηθεί άμεσα για την παραγωγή και αξιολόγηση συγγενών ενώσεων και παραγώγων τους. Μακροπρόθεσμα, η στρατηγική ορθολογικού σχεδιασμού που ακολουθήθηκε αποτελεί θεμελιώδη τεχνολογία για την παραγωγή μιας ευρείας γκάμας σύνθετων ενώσεων, χρησιμοποιώντας ως βάση το E. coli.