„Enzymy kodowane przez te dwa geny wymykały się biochemikom roślin przez pół wieku”, mówi Peter Facchini, profesor na Wydziale Nauk Biologicznych, który poświęcił swoją karierę na badanie unikalnych właściwości maku opiumowego. „Znajdując nie tylko enzymy, ale i geny, zrobiliśmy duży krok naprzód. Jest to odpowiednik znalezienia genu zaangażowanego w raka lub inne zaburzenia genetyczne.”
Znaleziska naukowców zostały opublikowane w Nature Chemical Biology.
Kodeina jest zdecydowanie najczęściej stosowanym opiatem na świecie i jednym z najczęściej stosowanych środków przeciwbólowych. Kodeina może być wydobywana bezpośrednio z rośliny, większość kodeiny jest syntetyzowana z dużo bardziej obfitej morfiny występującej w maku opiumowym. Kodeina jest przekształcana przez enzym w wątrobie do morfiny, która jest aktywnym środkiem przeciwbólowym i związkiem naturalnie występującym u ludzi. Kanadyjczycy wydają co roku ponad 100 milionów dolarów na produkty farmaceutyczne zawierające kodeinę i są w światowej czołówce konsumentów tego leku na głowę mieszkańca. Pomimo tego, Kanada importuje wszystkie swoje opiaty z innych krajów.
„Dzięki temu odkryciu, możemy potencjalnie stworzyć rośliny, które zatrzymają produkcję na kodeinie. Pracujemy również w kierunku syntezy kodeiny i innych leków opiatowych bardziej wydajnie i ekonomicznie w kontrolowanych zakładach bioprocesowych,” mówi Facchini. „Nasze odkrycie umożliwia teraz wykorzystanie mikroorganizmów do produkcji leków opiatowych i innych ważnych farmaceutyków”. Jednym z kolejnych kroków dla zespołu badawczego jest wykorzystanie genu kodeiny do produkcji farmaceutyków w drożdżach lub bakteriach.
Jillian Hagel, naukowiec podoktorski w laboratorium Facchiniego, otrzymała zadanie znalezienia tych kluczowych genów w ramach swoich badań doktoranckich. Udało jej się to dzięki zastosowaniu najnowocześniejszych technik genomicznych, które pomogły jej przebrnąć przez 23 000 różnych genów i ostatecznie znaleźć gen o nazwie O-dementylaza kodeiny (CODM), który produkuje enzym roślinny przekształcający kodeinę w morfinę.
„To był ekscytujący dzień” – mówi Hagel o swoim odkryciu. „Znaleźliśmy brakujące elementy, które były potrzebne do zrozumienia, jak mak opiumowy wytwarza morfinę.”
Facchini dodaje: „Ewolucja tych dwóch genów w jednym gatunku rośliny miała tak ogromny wpływ na ludzkość w ciągu ostatnich kilku tysięcy lat. Nasze odkrycie pozwala na wykorzystanie tej wyjątkowej mocy genetycznej na wiele ważnych sposobów.”
.