”De enzymer som kodas av dessa två gener har undgått växtbiokemister i ett halvt sekel”, säger Peter Facchini, professor vid institutionen för biologiska vetenskaper, som har ägnat sin karriär åt att studera de unika egenskaperna hos opiumvallmoen. ”Genom att hitta inte bara enzymerna utan också generna har vi tagit ett stort steg framåt. Det motsvarar att hitta en gen som är inblandad i cancer eller andra genetiska sjukdomar.”
Forskarnas resultat publiceras i Nature Chemical Biology.
Kodein är den överlägset mest använda opiaten i världen och ett av de mest använda smärtstillande läkemedlen. Kodein kan utvinnas direkt ur växten, det mesta kodein syntetiseras från det mycket rikligare morfinet som finns i opiumvallmo. Kodein omvandlas av ett enzym i levern till morfin, som är det aktiva analgetikumet och en naturligt förekommande förening hos människor. Kanadensarna spenderar varje år mer än 100 miljoner dollar på läkemedelsprodukter som innehåller kodein och är bland världens största konsumenter av läkemedlet per capita. Trots detta importerar Kanada alla sina opiater från andra länder.
”Med denna upptäckt kan vi potentiellt skapa växter som stoppar produktionen av kodein. Vi arbetar också för att syntesen av kodein och andra opiatdroger ska bli mer effektiv och ekonomisk i kontrollerade bioprocessanläggningar”, säger Facchini. ”Vår upptäckt gör det nu möjligt att använda mikroorganismer för att producera opiatläkemedel och andra viktiga läkemedel.” Ett av forskargruppens nästa steg är att använda kodeingenen för att producera läkemedel i jäst eller bakterier.
Jillian Hagel, postdoktoral forskare i Facchinis labb, fick uppgiften att hitta dessa nyckelgener som en del av sin doktorandforskning. Hon lyckades med hjälp av avancerad genomikteknik som hjälpte henne att sortera bland upp till 23 000 olika gener och slutligen hitta en gen som heter kodein O-dementylas (CODM) som producerar det växtenzym som omvandlar kodein till morfin.
”Det var en spännande dag”, säger Hagel om sitt ögonblick av upptäckt. ”Vi har hittat de saknade bitarna som behövdes för att förstå hur opiumvallmoen tillverkar morfin.”
Facchini tillägger: ”Utvecklingen av dessa två gener i en enda växtart har haft en så stor inverkan på mänskligheten under de senaste flera tusen åren. Vår upptäckt gör det möjligt att utnyttja denna unika genetiska kraft på många viktiga sätt”
.