Mange ofte brukte medisiner stammer fremdeles fra planter. Scopolamine, brukt mot bevegelsessyke og til behandling av postkirurgisk kvalme, er laget av planter i nattskjermfamilien. Digoxin, et hjertemedisin, kommer fra revehandskeplanten. Kodein og andre opioid smertestillende er avledet fra opiumsvalmuer.
Men planter som brukes til å lage medisiner er noen ganger truede eller dyre. En dårlig vekstsesong eller geopolitisk ustabilitet i regionen der en plante dyrkes, kan føre til nedgang i medisineringstilførselen.
Nå har en forsker fra Stanford funnet ut hvordan man kan isolere den molekylære "fabrikken" i en truet plante og sette den sammen i en annen, mer tilgjengelig anlegg.
"Dette var en utfordring, fordi planter er ganske kompliserte, " sier Elizabeth Sattely, professor i kjemiteknikk. “De er ganske vanskelige å jobbe med. Genene deres er veldig kompliserte. ”
Sattely og teamet hennes jobbet med en Himalaya-plante som heter mayapple, som produserer forløpere til et ofte brukt cellegiftmedisin kalt etoposid. Etoposide brukes til å behandle en rekke kreftformer, inkludert lymfom, lungekreft, testikkelkreft og noen typer leukemi og hjernekreft. Det er på Verdens helseorganisasjons liste over essensielle medisiner - medisiner som anses som avgjørende for at det medisinske systemet skal fungere. Men mayapple vokser sakte, og tilbudet har vært i tilbakegang i mange år på grunn av stor etterspørsel.
Sattely innså at mayapples kjemiske samlebånd starter som svar på at bladene er skadet. Når denne skaden oppstår, begynner planten å produsere et antall proteiner. Noen av disse proteinene produserer etter hvert etoposids forløper. Men det store spørsmålet var hvilke proteiner? Det var mer enn 30 til stede, men ikke alle var med på å lage forløperen.
"Det som var avgjørende her var virkelig å begrense kandidatlisten vår, " sier Sattely.
Hun og teamet hennes prøvde ut forskjellige kombinasjoner av proteiner til de fant ut hvilke 10 som utgjorde samlebåndet. Deretter satte de genene som gjorde disse 10 proteinene til en annen plante. Planten de valgte var Nicotiana benthamiana, en vill slektning av tobakk, valgt fordi den er allment tilgjengelig og lett å dyrke på et laboratorium. Nicotiana- planten begynte å produsere etoposidforløperen, akkurat som mayapple. Sattely og hennes doktorgradsstudent, Warren Lau, publiserte oppdagelsen i tidsskriftet Science .
"Dette er et veldig fint konseptbevis, " sier Sattely.
Sattely håper å til slutt lage mikrober, for eksempel gjær, til å produsere de samme molekylene og hoppe over planter helt. Hvis hun lykkes, vil hun bli med på en rekke forskere som har funnet ut hvordan de kan gjøre mikroorganismer om til medisinproduserende fabrikker. Akkurat denne uken kunngjorde tyske forskere at de hadde fått genetisk modifisert gjær til å produsere THC, forbindelsen i marihuana som produserer det "høye" og kan hjelpe til med å behandle bivirkninger fra cellegift og andre sykdommer. Forrige måned publiserte forskere fra Stanford resultater som viste hvordan de hadde fått gjær til å produsere hydrokodon, et opioid smertestillende lignende morfin. Gjennombruddet har potensiale for å gjøre slike medisiner billigere og mer tilgjengelige. I 2013 kokserte kjemiske ingeniører ved Berkeley genmodifisert gjær til å produsere medisiner mot malaria.
Å lage medisiner med gjær er enda enklere og rimeligere enn å bruke vanlige labplanter. Rekvisitaene er utrolig billige og enkle å produsere, tar liten plass eller spesiell pleie og kan manipuleres i det uendelige.
"Løftet til feltet syntetisk biologi er at du kan få celler til å lage eller gjøre hva du vil, " sier Sattely.
Men det er fortsatt mye å lære av planter og kjemikaliene de produserer. Når plantenes molekylære produksjonsveier blir bedre forstått, kan forskere lære å manipulere dem, og potensielt produsere bedre medisiner med færre bivirkninger.
"Planter er noen av de beste molekylfabrikkene i naturen, " sier Sattely. "Vi har mye å lære om disse molekylene som er så viktige for menneskers helse og også for plantehelse."
