Potentielt vitamin og Alzheimers-lægemiddel produceret i gær

mandag 18 nov 19

Kontakt

Steven Axel van der Hoek
PhD Student
DTU Biosustain
93 51 35 31

Kontakt

Douglas Kell
Associated Scientific Director
DTU Biosustain

Kontakt

Irina Borodina
Senior Researcher
DTU Biosustain
45 25 80 20

Forskere har nu vist, at de kan producere ergothioneine i bagergær. Ergothioneine er en vigtig forbindelse, der sandsynligvis kan udsætte frembrud af sygdomme som Alzheimers og demens.

Ergothioneine er en naturlig aminosyre med antioxidantegenskaber. Stoffet forebygger cellulært stress, hvilket kan føre til hjernelidelser, neurologiske skader og cancer.

I rotter og rundorme viser forskning, at ergothioneine har lovende virkning til forebyggelse af neurodegenerative sygdomme som demens og Alzheimers. Forskning viser også, at patienter, som lider af neurodegenerative sygdomme, har markant lavere indhold af ergothioneine i blodet end andre. Disse resultater tyder på, at ergothioneine kan have stort potentiale som et vitamin, der kan forebygge eller udsætte frembruddet af neurodegenerative sygdomme.

På nuværende tidspunkt er det både kompliceret og dyrt at producere ergothioneine ved kemisk syntese. Ved at designe og optimere bagergær har forskere fra The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainablity (DTU Biosustain) for første gang nogensinde produceret ergothioneine i gær på en biobaseret måde.

I et studie publiceret i ’Frontiers in Bioengineering and Biotechnology Journal’ kunne forskere producere 0,6 gram ergothioneine pr. liter gærkultur i en lille fermenteringsproces.

For dyrt for forbrugere

Grundet nutidens dyre kemiske produktionsmetoder er ergothioneine meget dyrt sammenlignet med andre vitaminer som vitamin C og vitamin D, som også forebygger visse sygdomme. Et af forskernes hovedmål er således at optimere produktionen af ergothioneine for at opnå et højere udbytte, så stoffet kan sælges til en langt billigere pris i fremtiden.  

En af hovedårsagerne til, at ergothioneine i øjeblikket er så dyrt, er, at den kemiske proces er kostbar, og udbyttet er relativt lavt. Desuden er det endnu ikke blevet testet for dets effektivitet til forebyggelse eller behandling af neurodegenerative sygdomme hos mennesker. Men da sikkerhedsvurderingen af ergothioneine allerede er blevet udført, er det ”blot” et spørgsmål om at være i stand til at kunne producere nok.

Før forskerne var i stand til at producere ergothioneine på en biobaseret måde, undersøgte nogle muligheden for at udvinde ergothioneine fra svampe, da stoffet findes her i små koncentrationer. Men dette ville også være en yderst kostbar metode, og dyrkning af svampe ville kræve brug af store landbrugsarealer.   

"Gær er meget bedre til at producere ergothioneine end mennesker og svampe nogensinde vil være"
Steven van der Hoek, DTU Biosustain

”Ved at lave dette vigtige antioxidant på en biobaseret måde, undgår man at anvende kemikalier eller landbrugsjord. Gær er meget bedre til at producere ergothioneine, end mennesker og svampe nogensinde vil være,” siger førsteforfatter til studiet Steven van der Hoek.

Enzymer er nøglen

I naturen produceres ergothioneine af bakterier og svampe. Men de enzymer, som henholdsvis bakterier og svampe bruger til at producere ergothioneine, virker i forskellige signalveje i cellen.

I studiet valgte forskerne at screene enzymer fra forskellige svampe og fra bakterien Mycobacterium smegmatis i forskellige kombinationer for at identificere kloner med den højeste ergothioneine-produktion. Som produktionsvært brugte de gær og opdagede, at to specifikke enzymer fra svampe, NcEgt1 og CpEgt2, udgjorde den bedste kombination. Desuden undersøgte de også potentielle transportenzymer for at se, om de kunne maksimere udbyttet fra deres gærstammer. Dette havde dog ingen effekt.

En ting, der virkede, var at tilføje aminosyrer, som fungerer som byggesten af ergothioneine til mediet. Ved at gøre dette var forskerne i stand til at øge produktionen af ergothioneine markant. Optimering af mediet var således et af de vigtigste trin for at øge produktionen til 0,6 g/l på 84 timer. Dette resultat er sammenligneligt med den bedste ergothioneine-producerende mikrobe - en designet E. coli-stamme, der kan fremstille 1,3 g/l på 216 timer.

”Den bakterielle signalvej i E. coli bruger en masse energi, men det gør svampe-signalvejen i gær ikke. Det kan føre til en produktionsfordel. Derudover er gær en sikker og velbeskreve produktionsvært til kosttilskud,” siger Steven van der Hoek.

På nuværende tidspunkt forsøger forskerne at øge produktiviteten ved at optimere og designe gærstammerne yderligere for at kunne lave et kommercielt levedygtigt produkt.

Forfatterne bag dette studie understreger dog, at de positive effekter af ergotioneine hidtil kun er rapporteret i dyremodeller, og at det derfor er for tidligt at sige, om dette vil fungere i mennesker. Men ergothioneine-produktion i større skala kan blive en vigtig brik for at få adgang til et gavnligt kosttilskud.

Hele studiet kan læses her.

 

 

Relaterede Videoer  

Vis flere