Nature突破性成果，让人欢喜让人有忧

用酵母“酿造”吗啡、海洛因

　　

生物通报道：在远古时期人类就知道从罂粟中获取麻醉剂。美国和加拿大的科学家们日前解决了一个关键性问题，不久人们将能用酵母取代罂粟生产吗啡、可待因和其他药物。这项研究将使制药成本大大降低，变得就像自己在家酿酒那么简单。不过，科学家们也担心毒品贩子会利用这种酵母菌株自制吗啡或者海洛因。

“这的确是有可能的，”麻省理工的Kenneth Oye说。“等我们把通路整合起来，实现一锅法吗啡合成，事情就很难控制了。最好在这件事发生以前就采取措施”。五月十八日Oye在Nature上对此发表了一篇评论文章。

吗啡、海洛因和其他来自罂粟的阿片类药物，已经给人类造成了很大的问题。世界上大约有一千六百万人在非法使用这些药物。Oye认为，如果毒贩和吸毒者获得自制这些药物的能力，这一数字将会突飞猛涨。

阿片类药物属于苄基异喹啉类生物碱（BIA），包括吗啡、蒂巴因（镇痛药前体）、常用解痉药、抗生素和抗癌药物。BIA结构很复杂，人工合成比较困难，成本也比较高。而罂粟又很难加以改造。

“植物生长周期比较慢，难以完全挖掘BIA通路的潜力，”文章的第一作者，加州大学的William DeLoache博士说。“将BIA通路转移到微生物中，能大大降低药物研发的成本。我们可以操纵酵母的DNA，然后快速检测其效果。”

突破性进展

罂粟拥有一个复杂的15步化学通路，近十年来许多研究团队尝试在微生物中重现这一通路。加州大学的John Dueber、DeLoache和Concordia大学的Vincent Martin攻克了这类研究的主要难题，在酵母工程菌中复制了该通路的关键步骤，将酪氨酸成功转化为L-Dopa。（延伸阅读：Nature新闻：发布基因工程标准化元件）

最初研究人员发现，有一种酶（DOPA dioxygenase）可以将L-Dopa转变为淡黄的色素。他们很快意识到，可以把这种酶当作颜色感应器，检测酪氨酸是否发生了转化。

研究人员在Nature Chemical Biology杂志上发表文章指出，甜菜的酪氨酸羟化酶能够在酵母中将酪氨酸转变为L-Dopa，让培养皿变成黄色。他们还通过引入随机突变，使L-Dopa产量提高了差不多三倍。

自制药物的隐忧

现在人们距离用酵母生产吗啡只有一步之遥，“我相信在两三年内就可以完成，” Dueber说，“这一领域发展得很快。”

为此Dueber和Martin找到了Oye，希望防止自己的成果日后被毒贩利用。Oye在评论文章中对此提出了一些建议。首先，当有人购买编码关键制药成分的DNA时，公司应当仔细评估。类似举措已经实施在与生物武器有关的基因序列上，公司会将可疑信息报告给执法机构。第二，研究者应当进一步改造酵母菌株，插入毒素或者遗传学水印。当然，这类基因也能被一些有专业知识和技术的微生物学家去除。第三，对于能够完成整个转化的微生物，杂志不应提供全部的遗传学数据。

FBI的Edward You认为，目前还没有必要采取特别的管理措施。不过FBI等部门已经在想办法控制基因改造的酵母菌株，让它们不落入非法制药者之手。

 

生物通编辑：叶予

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