近期,科学家在临床试验中有了新的进展,发现裸盖菇素(“神奇蘑菇”的活性成分)或许可以用于治疗抑郁症或尼古丁成瘾等病症。种植裸盖菇需要几个月的时间,并不适用于制药生产;用化学方法合成裸盖菇素,会变得既昂贵又繁杂。现在,科学家成功地改造了大肠杆菌,可以用微生物生产这种令人意乱神迷的药物。
经过改造后,每升培养基中的微生物可产出高达1.16克的裸盖菇素,这是迄今为止表现最好的基因工程菌,比以往的产量提高了10倍以上。扩大规模后,新方法有望批量产出这种可以用于医疗使用的裸盖菇素。
“这种方法的首要优势就是便宜,”亚历山德拉·亚当斯(Alexandra Adams)说,至少在成本上比其他方法更具竞争力。亚当斯是美国迈阿密大学化学工程专业的本科生,也是这篇论文的主要作者。她还说,“控制大肠杆菌比控制其他微生物更容易。”
亚当斯和合作者设计了包含3段裸盖菇基因的大肠杆菌,借助廉价又容易获得的前体分子4-羟基吲哚,就能通过大肠杆菌合成裸盖菇素。随后,研究人员还优化了合成过程,以便更大规模地生产药物。这项进展发表在《代谢工程》(metabolic Engineering)杂志上。
德国弗里德里希·席勒大学的药物微生物学家德克·霍夫迈斯特(Dirk Hoffmeister),并未参与这项研究,但也曾带领团队用基因工程菌生产裸盖菇素。霍夫迈斯特对此的评价是“概念验证性实验”,也是“有趣的替代方法”,显示了“合成生物学的潜力和可能性”。他还说,基因工程菌也可能产生有毒或致敏的微生物代谢产物,需要通过纯化手段去除。根据亚当斯的说法,制药企业可以使用已有的工业技术避免这种风险。因为在通过细菌生产抗生素或胰岛素等药物时,就已经使用过相关技术了。
安德鲁·琼斯(Andrew Jones)表示,他们的终极目标是用葡萄糖合成裸盖菇素。琼斯是这项研究的通讯作者,也是迈阿密大学的化学和生物工程方面的工程师。
撰文:塔尼娅·刘易斯(Tanya Lewis)