La produzione di sostanze biologiche per la medicina utilizzando cellule di lievito geneticamente modificate mostra nuovi risultati promettenti nella ricerca di base da parte di un team internazionale di ricercatori. Nel 2022, i ricercatori hanno attirato l’attenzione internazionale programmando il percorso biosintetico più lungo mai realizzato – o “catena di montaggio” – in una fabbrica di cellule microbiche e progettandolo per produrre sostanze biologiche per farmaci antitumorali.
In un articolo pubblicato sulla rivista scientifica Natura Biologia Chimica, Biosintesi degli alcaloidi monoterpenici indolici vegetali naturali e alogenati nel lievito, i ricercatori presentano ora i risultati con la produzione artificiale della sostanza naturale, l’alstonina, che ha mostrato risultati promettenti per l’uso nel trattamento dei disturbi mentali.
“Lo sviluppo di medicinali a partire da sostanze vegetali naturali è ampiamente utilizzato. Tuttavia, poiché le piante non producono queste sostanze per combattere le malattie umane, spesso è necessario modificarle per renderle più efficaci e sicure”, afferma Michael Krogh Jensen, un esperto ricercatore presso DTU Biosustain e co-fondatore della società biotecnologica Biomia.
I ricercatori sperano che la piattaforma del lievito possa svolgere un ruolo di primo piano nella scoperta e nello sviluppo della medicina a base vegetale.
Meno effetti collaterali per i pazienti
I nuovi risultati della ricerca dimostrano che le cellule di lievito ingegnerizzate possono produrre altre sostanze del gruppo degli alcaloidi oltre alla sostanza vinblastina, per la quale i ricercatori hanno presentato i risultati nel 2022. Oltre a produrre le due nuove sostanze vegetali naturali, alstonina e serpentina, i ricercatori hanno ulteriormente sviluppato il metodo per creare 19 nuove varianti derivate delle due sostanze attraverso un processo chimico chiamato alogenazione, spesso utilizzato nello sviluppo della medicina. Oggi, fino al 40% delle sostanze testate negli esperimenti sull’uomo sono prodotte mediante alogenazione.
“Abbiamo trovato un metodo per fare in modo che le cellule di lievito utilizzino enzimi ed eseguano lo stesso processo chimico che avviene nell’alogenazione. Le piante generalmente non possono effettuare naturalmente l’alogenazione. Pertanto, la nostra versatile piattaforma biotecnologica è un possibile metodo per ottimizzare e sviluppare le piante -alcaloidi che possono poi essere utilizzati per produrre medicinali contro, ad esempio, la schizofrenia, per la quale ci sono molti effetti collaterali negativi come l’insonnia, l’aumento di peso e la riduzione dell’immunità, quando si usano i farmaci esistenti”, dice Michael Krogh Jensen.
I ricercatori hanno creato le fabbriche cellulari a base di lievito inserendo un gran numero di geni provenienti da piante in grado di generare la biosintesi di sostanze vegetali naturali. Inoltre, hanno inserito enzimi di batteri per alogenare queste sostanze naturali e ne hanno testato la produzione nel lievito. In seguito alla conversione in serpentino ed alstonina le sostanze sono state purificate. I ricercatori hanno poi testato la loro struttura – utilizzando un’analisi NMR (spettroscopia di risonanza magnetica nucleare), che esamina la composizione degli atomi – e hanno studiato la loro bioattività in una linea cellulare di scimmie.
Testato in studi sull’uomo
I ricercatori hanno depositato una domanda di brevetto per la produzione della sostanza chimica coinvolta e hanno fondato la società Biomia, che possiede una licenza per il portafoglio di brevetti che protegge il metodo di produzione. Per la scoperta di farmaci nell’ambito della chimica che i ricercatori hanno presentato nel loro articolo su Nature del 2022 e in questo nuovo studio, Biomia ha raccolto 3 milioni di dollari nel settembre 2023.
La ricerca sulla nuova produzione a base di lievito delle sostanze naturali alogenate ispirate alle piante e delle 19 varianti è ancora in una fase iniziale, dove i ricercatori stanno ora trovando i migliori candidati da utilizzare nel trattamento dei disturbi mentali. I candidati devono quindi essere preparati per i test negli studi clinici. Nella migliore delle ipotesi, Michael Krogh Jensen prevede di poter inviare sostanze derivate dall’alstonina agli studi clinici nel 2026.
Anche se gli studi clinici mostrano risultati promettenti contro la schizofrenia o altri disturbi mentali, passeranno almeno dieci anni prima che la ricerca possa portare a nuovi medicinali acquistabili in farmacia.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
