Bioteknologi

Gærceller kan producere medicin mod psykotiske lidelser

Et internationalt team af forskere har påvist, at genmanipulerede gærceller kan producere plante-naturproduktet alstonine, der har vist positiv virkning i behandling af skizofreni.

Genmanipulerede gærceller kan udnyttes til at producere det naturligt forekommende stof, alstonine, der har vist lovende resultater i forhold til at blive anvendt i behandling af mentale lidelser. Foto: Steve Gschmeissner.

torsdag 09 november 2023

Peter Aagaard Brixen

Fremstilling af biologiske stoffer til medicin ved brug af genmanipulerede gærceller viser nye lovende resultater i grundforskning fra internationale forskere. Forskerne vakte i 2022 international opmærksomhed ved at programmere den længste biosyntetiske sti - eller 'samlebånd' - ind i en mikrobiel cellefabrik nogensinde, og designe den til at producere biologiske stoffer til kræftmedicin.

I en artikel offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature Chemical Biology, Biosynthesis of natural and halogenated plant monoterpene indole alkaloids in yeast, fremlægger forskerne nu resultater med kunstig fremstilling af det naturligt forekommende stof, alstonine, der har vist lovende resultater i forhold til at blive anvendt i behandling af mentale lidelser.

”Udvikling af medicin fra naturlige plantestoffer er meget anvendt, men da planter ikke producerer stofferne med henblik på at bekæmpe sygdomme i mennesker, er der ofte behov for at lave modificeringer af dem for at få dem til at være effektive og sikre nok,” siger Michael Krogh Jensen seniorforsker på DTU Biosustain og medstifter af biotekvirksomheden Biomia.

Forskerne håber, at gærplatformen kan komme til at spille en fremtrædende rolle til opdagelse og udvikling af plante-baseret medicin.

Færre bivirkninger for patienter

De nye forskningsresultater i viser, at de syntetiske gærceller kan lave andre stoffer i gruppen alkaloider end stoffet vinblastine, som forskerne fremlagde resultater for i 2022. Ud over at fremstille de to nye stoffer alstonine og serpentine, har forskerne videreudviklet metoden til at producere 19 nye afledte varianter af de to stoffer ved hjælpe af en kemisk proces, halogenering, som ofte bliver brugt i medicinfremstilling. Op mod 40 procent af de stoffer der afprøves i forsøg med mennesker, er i dag fremstillet ved hjælp af halogenering.

”Vi har fundet en metode til at få gærceller til gennem enzymer at udføre den samme kemiske proces, som finder sted i halogenering. De fleste planter er fra naturens side ikke selv i stand til at udføre halogenering. Derfor er vores bioteknologiske platform en mulig metode til optimering og udvikling af plante-baserede alkaloider, der kan bruges til at lave medicin mod f.eks skizofreni, hvor der er mange negative sideeffekter som søvnløshed, vægtøgning og nedsat immunitet ved brug af eksisterende medicin,” siger Michael Krogh Jensen.

Forskerholdet bag forsøg med genmanipulerede gærceller. Fra venstre: Jie Zhang (Co-founder & CSO Biomia), Beata Lehka (postdoc, DTU Biosustain), Samuel Bradley (research assistant, DTU Biosustain), og Michael Krogh Jensen (Co-founder & CEO Biomia, seniorforsker DTU Biosustain). Foto: Lea Gram Hansen.

De gærbaserede cellefabrikker er skabt ved at forskerne har indsat en lang række af gener fra planter, som kan skabe biosyntese af plantenaturstoffer, og derudover indsat enzymer fra bakterier til halogenering af disse naturstoffer. Forskerne har testet produktionen af disse stoffer i gær og senere oprenset dem, efter at gærcellerne har lavet dem om til plantenaturstofferne serpentine og alstonine. Herefter har forskerne testet strukturen af stofferne ved hjælp af en NMR-analyse (Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy), som ser på sammensætningen af atomer, og undersøgt bioaktivitet i en cellelinie fra aber.

Test i forsøg med mennesker

Forskerne har indgivet patentansøgning på fremstilling af kemien og oprettet virksomheden Biomia, der har licens til patentporteføljen der beskytter fremstillingsmetoden. Biomia rejste 3 mio. USD i september 2023 til drug discovery indenfor en del af den kemi, forskerne har fremlagt resultater for i deres Nature-artikel fra 2022 og dette nye studie.

Forskningen i den nye gærbaserede fremstilling af de halogenerede plante-inspirerede naturstoffer og de 19 varianter er i en tidlig fase, hvor forskerne nu er ved at finde de bedste kandidater til behandling af mentale lidelser. De skal dernæst forberedes til test i kliniske studier. Michael Krogh Jensen forventer i bedste fald at kunne sende stoffer afledt af alstonine til kliniske forsøg i 2026.

Såfremt de kliniske studier viser lovende resultater mod skizofreni, eller andre mentale lidelser, vil der dog stadig gå mindst 10 år, før forskningen fører til en ny medicin, som kan købes på apotekerne.

Kontakt

Michael Krogh Jensen Senior Researcher Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability