Do tej pory jeszcze nikomu nie udało się uzyskać takiej ilości psylocybiny ze sztucznie stworzonych organizmów. Czy będzie to znaczący krok w kierunku komercyjnej produkcji leków na bazie substancji psychodelicznych?
Psylocybina występuje w ponad 200 gatunkach grzybów i szerzej znana jest głównie ze względu na swoje właściwości psychodeliczne i halucynogenne. Jednak w ostatnich latach coraz wyraźniej widać, że leki psychodeliczne mają również duży potencjał w leczeniu takich schorzeń, jak ciężkie odmiany depresji, zwłaszcza tej odpornej na leczenie. Do tej pory produkowanie leków bazujących na tym związku na światową skalę była niewykonalna, ze względu na ogromną ilość czasu i miejsca potrzebnego na uprawę grzybów. Właśnie to spowodowało, że zespół biochemików pod kierownictwem Andrew Jonesa i Alexandry Adams z Uniwersytetu Miami postanowił poszukać źródła psylocybiny w ramionach inżynierii metabolicznej.
Inżynieria metaboliczna to proces biosyntezy, który polega na takiej modyfikacji komórek, by mogły one produkować związki, których nie produkują w sposób naturalny lub je produkują, ale w niewielkich ilościach. Jednym z najlepszych przykładów tego typu działań bioinżynieryjnych jest bioetanol, który może być wykorzystywany jako biopaliwo.
Bardzo podatną bakterią do typu działań jest również Escherichia coli, ponieważ jest bardzo łatwa do manipulacji na poziomie komórkowym, płodna, dobrze znana przez naukowców. I właśnie po tę bakterię sięgnęli naukowcy z Florydy. Wprowadzili oni do jej komórek geny wytwarzające psylocybiny pobrane z powszechnie znanego “magicznego grzyba” Psilocybe cubensis, by sprawdzić, czy skłonią one mikroby do produkcji tego związku. Zadziałało.
“Nasza metoda przypomina sposób, w jaki wyrabia się piwo poprzez proces fermentacji. Wzięliśmy tę technologię, która pozwala znaczne zwiększenie skal i szybkości produkcji i efektywnie zastosowaliśmy ją do produkcji naszej E. coli wytwarzającej psylocybinę.” – powiedział Andrew Jones.
Po wielu próbach badacze zidentyfikowali szczep bakterii, który wytworzył największe stężenie psylocybiny, największą niezawodność i niskie nagromadzenie produktów pośrednich. Mnożąc ten szczep, nazwany pPsilo16, naukowcy symultanicznie pracowali nad optymalizacją jego produkcji, poprzez serię eksperymentów w celu zapewnienia mu najlepszych warunków fermentacji. Zagwarantowało mu to najlepsze podłoże, temperaturę i mieszankę składników odżywczych do produkcji psylocybiny.
Ostatecznie, zespół był w stanie rozszerzyć swoją produkcję na duże bioreaktory, dopracowując cały proces tak, by ostatecznie wyprodukować stężenie 1,16 gramów psylocybiny na litr – jest to pierwszy przypadek uzyskiwania psylocyniny z komórek prekariotycznych i najwyższe jej stężenie, jakie kiedykolwiek udało się wyprodukować z użyciem modyfikowanych genetycznie organizmów. Dla porównania – w samym P. cubensis stężenie tego związku bywa różne, ale zazwyczaj wynosi od 0,37 do 1,30 procent suchej masy całego grzyba.
“To, co jest najbardziej ekscytujące, to szybkość, z jaką byliśmy w stanie osiągnąć dużą produkcję” – powiedział Jones. “W trakcie naszych badań podnieśliśmy poziom produkcji z zaledwie kilku miligramów na litr do ponad jednego grama na litr, co stanowi prawie 500-krotny wzrost”.
Obecnie trwają badania kliniczne na skuteczność psylocybiny jako metody leczenia depresji, tymczasem Jones, Adams i ich zespół szukają metod, by uczynić bakterię E. coli jeszcze lepszym gospodarzem dla jej genów.