Các nhà khoa học Mỹ đã tạo ra giống men đầu tiên cho phép tổng hợp các thuốc giảm đau nhóm opioid từ nguyên liệu mía đường. Hiện nay hiệu suất chuyển hóa đã đạt được vẫn còn thấp, các nhà nghiên cứu phải sử dụng hàng tấn dung dịch lên men để sản xuất một liều thuốc giảm đau. Nhưng nhóm nghiên cứu tin rằng họ có thể cải thiện giống men và giảm đáng kể chi phí sản xuất thuốc giảm đau cũng như sẽ phát triển các loại hợp chất opioid mới.
tổng hợp thuốc giảm đau từ mía đường
Nhà nghiên cứu Christina Smolke và đồng nghiệp tại Đại học Tổng hợp Standford đã sử dụng hơn 20 loại enzym từ các loại cây trồng, động vật, vi khuẩn và men để tổng hợp một giống men biến đổi gen từ men nướng bánh Sacharomyces cerevisiae. Họ cho rằng, nếu chúng ta có thể biến đổi gen một vi sinh vật như men để tạo ra những hợp chất này thì nó có thể được sử dụng để giảm chi phí sản xuất và ổn định hóa nguồn cung các loại thuốc giảm đau.
Do quy trình chế tạo men khá dài và phức tạp, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn cách làm việc với từng công đoạn riêng rẽ của quy trình. Cho đến nay, phần lớn các công đoạn đã được hoàn thành.
Năm 2008, nhóm nghiên cứu của Christina Smolke thông báo đã phát hiện một giống men có khả năng sản xuất reticulin (một chất trung gian quan trọng) từ norlaudosolin – một hóa chất bán sẵn trên thị trường. Những công đoạn khác của quy trình trên, như chuyển hóa reticulin thành thebain và các opioid khác, cũng đã được thực hiện.
Trong một bước đột phá quan trọng, đầu năm 2015 nhóm nghiên cứu của John Dueber tại Đại học Tổng hợp California, Berkeley (Mỹ), đã hoàn thành công đoạn ban đầu của quy trình bằng cách kết hợp enzym tyrosin hydroxylaza vào một giống men, cho phép nó sản xuất reticulin từ glucoza.
Nhằm mục đích tìm ra quy trình sản xuất opioid thebain từ mía đường, nhóm nghiên cứu của Christina Smolke đã tập hợp tất cả các công đoạn với nhau và kết hợp 21 bước được kiểm soát bởi enzym, tạo thành một giống men duy nhất. Theo Christina Smolke, có rất nhiều thách thức liên quan với việc làm cho các enzym có những chức năng thích hợp – ví dụ chức năng gấp, xử lý và khu biệt. Sau khi thành công trong việc sản xuất thebain, họ đã có khả năng bổ sung thêm hai enzym khác để chuyển hóa thebain thành hydrocodone, một thuốc giảm đau khác thuộc nhóm opioid.
Nhóm nghiên cứu đã biểu thị rằng thebain có thể được chuyển hóa thành các loại dược phẩm, kể cả morphin, trong các giống men đã biến đổi khác, vì vậy trên lý thuyết có thể mở rộng tiếp quy trình cho các ứng dụng khác.
Tuy hiệu suất thu hồi hiện còn tương đối thấp, nhưng các nhà nghiên cứu tin rằng họ sẽ tối ưu hóa quy trình để có thể áp dụng trên quy mô thương mại. Về dài hạn, họ cũng hy vọng có thể áp dụng công nghệ này cho các quy trình tổng hợp sinh học khác để sản xuất các loại dược phẩm mới.
Nguồn Vinachem/Chemistry & Industry