Kokaina to jedna z najbardziej rozpowszechnionych substancji uzależniających na świecie. W wyniku modyfikacji genetycznych, powstała roślina, która może ją produkować.
Zespół uczonych z Kunming Institute of Botany w Chinach pod kierownictwem dr Shenga-Xionga Huanga zmodyfikował genetycznie krewną tytoniu – Nicotiana benthamiana – by produkowała kokainę. Dzięki temu można uzyskać ok. 400 ng kokainy na mg suszonego liścia.
To może być przełom w produkcji kokainy do celów medycznych. Technika musi być jednak utrzymana w pełnej tajemnicy, by nie wykorzystać jej do niewłaściwych celów. Szczegóły opisano w czasopiśmie Journal of the American Chemical Society.
Kokaina z tytoniu? Jak to możliwe?
Kokaina to alkaloid tropanowy, który jest naturalnie produkowany w liściach rośliny zwanej krasnodrzewem pospolitym (Erythroxylum coca). Choć ma złą sławę, bo jest nagminnie nadużywana, jej pochodne są wykorzystywane przez ludzi od wieków. Rdzenne plemiona Ameryki Południowej uprawiają kokainę i żują jej liście od co najmniej 8000 lat ze względu na właściwości pobudzające i hamujące głód. W XIX w. po raz pierwszy użyto jej do celów medycznych i tak zostało do dziś – FDA zatwierdziła ją jako środek miejscowo znieczulający błony śluzowe. Naukowcy od dekad próbowali ustalić, jak krasnodrzew pospolity produkuje kokainę – jest to jednak proces złożony i trudny do odtworzenia.
Do tej pory uczeni nie wiedzieli, jak MPOA (prekursor chemiczny) przekształcany jest w kokainę. Teraz zespół dr Shenga-Xionga Huanga odkrył sposób na lepsze zrozumienie tego procesu poprzez wprowadzenie dwóch wcześniej nieobecnych enzymów znanych jako EnMT4 i EnCYP81AN15. Są one odpowiedzialne za przekształcanie MPOA w kokainę.
Uczeni wprowadzili oba enzymy do najbliższego krewnego tytoniu, Nicotiana benthamiana, co doprowadziło do syntezy kokainy w liściach rośliny. Eksperymenty wykazały, że zmodyfikowana roślina może produkować około 400 ng kokainy na mg wysuszonego liścia lub mniej więcej 25 proc. ilości występującej w roślinie koki.
Dr Sheng-Xiong Huang mówi:
Moją najważniejszą motywacją do rozwiązania kwestii biosyntezy kokainy była ciekawość naukowa. Teraz możliwe będzie konstruowanie różnych analogów kokainy do odkrywania leków. Nie wiemy jednak, czy uda nam się uzyskać stymulanty, które będą mieć obniżone właściwości psychoaktywne.
Pomimo niesławy, jaką okryta jest kokaina, związek ten jest chemicznie podobny do wielu środków znieczulających i stymulujących. Odblokowanie jej ścieżki biosyntezy doprowadzi do opracowania nowych leków pozbawionych uzależniających właściwości kokainy.
Odkrycie nie powinno mieć wpływu na nielegalny handel kokainą z różnych powodów. Póki co to tylko badanie typu proof of concept – ni ma skutecznej ścieżki biosyntezy tego związku. Istniejące metody produkcji kokainy są o rzędy wielkości bardziej skalowalne i tańsze niż modyfikacje genetyczne.
