دانشمندان با مهندسی ژنتیک، گیاه تنباکو را قادر به تولید همزمان ۵ ماده روانگردان کردند
زومیت: در یک دستاورد بی سابقه در زمینه مهندسی ژنتیک گیاهان، دانشمندان موفق به تولید همزمان پنج ترکیب مختلف روانگردان در یک گیاه شدند.
گیاهان، قورباغه ها و قارچ ها همگی توانایی تولید مواد روانگردان را دارند. اکنون دانشمندان با ترکیب قدرت این موجودات، گیاهی را مهندسی کرده اند که قادر است پنج ماده روانگردان را به طور همزمان تولید کند.
در یک مطالعه پیشگامانه، تیم تحقیقاتی ژن های مورد نیاز برای ساخت پنج ترکیب روانگردان طبیعی را در گیاه تنباکو (Nicotiana benthamiana) وارد کردند و دریافتند که این گیاه قادر است هر پنج ماده را همزمان تولید کند. گیاه تنباکو به دلیل رشد سریع، مدل مناسبی برای آزمایش بود.
با افزایش علاقه به پتانسیل درمانی ترکیبات روانگردان برای بیماری هایی مانند افسردگی، اضطراب و اختلال استرس پس از سانحه (PTSD)، نیاز به روش های کارآمدتر برای تولید این مواد برای تحقیقات علمی به طور فزاینده ای احساس می شود.
تیم تحقیقاتی موسسه علوم وایزمن در گزارش خود توضیح داد که هدف آنها توسعه روشی جدید برای تولید پنج ترکیب روانگردان با ارزش درمانی، مشتقات آنها و مواد مشابهی است که به طور طبیعی در گیاهان یافت نمی شوند. این رویکرد می تواند به عنوان پایه ای برای تولید در مقیاس بزرگ این ترکیبات در گیاهان استفاده شود. مواد تشکیل دهنده شامل موارد زیر است:
دی متیل تریپتامین (DMT): یک ترکیب روانگردان قوی که به طور طبیعی در برخی گیاهان یافت می شود.
سیلوسایبین و سیلوسین: ترکیبات فعال اصلی موجود در قارچ جادویی که به دلیل اثرات روانگردان آنها شناخته شده است.
Bufotenin و ۵-MeO-DMT: ترکیبات روانگردان موجود در برخی گونه های قورباغه از جمله وزغ نیشکر.
ترکیبات روانگردان از خانواده تریپتامین ها هستند و توانایی تولید آنها در موجودات مختلف از سراسر درخت زندگی مشاهده شده است. مطالعات اخیر نشان داده است که این ترکیبات می توانند منبعی دست نخورده برای درمان مشکلات سلامت روان باشند.
در حال حاضر تامین مواد روانگردان عمدتاً به منابع طبیعی مانند گیاهان، قارچ ها و وزغ نیشکر وابسته است. با وجود پتانسیل بالای این روش، استخراج ترکیبات روانگردان از منابع طبیعی نگرانی هایی را در مورد مسائل زیست محیطی و اخلاقی ایجاد می کند. زیرا گونه هایی که این ترکیبات را تولید می کنند به طور فزاینده ای با خطر تخریب زیستگاه و بهره برداری بیش از حد مواجه هستند. برای این منظور محققان به دنبال راه حل هایی برای غلبه بر این چالش ها بودند. هدف تیم تحقیقاتی به رهبری پائولا برمن و جانکا هوفر شناسایی و بازسازی مسیرهای بیوشیمیایی پشت این ترکیبات بود.
محققان ژن های کلیدی مورد نیاز برای تولید DMT را از دو گیاه Psycteria viridis (از خانواده Ronasian) و Acacia acuminata (از خانواده حبوبات) شناسایی کردند و مسیرهای شیمیایی گام به گام درگیر در تولید این ترکیب را شناسایی کردند. سپس، آنها این ژن ها را با ژن ها و مسیرهایی که قبلاً از قارچ جادویی (Psilocybe cubensis) و وزغ نیشکر (Rhinella marina) شناخته شده بود، ترکیب کردند.
علاوه بر این، محققان آنزیم های کمکی از گیاهان برنج و تره فرنگی را به این مجموعه اضافه کردند و در نهایت کل این ابزار ژنتیکی را وارد گیاه تنباکو کردند. گیاه تنباکو به دلیل سرعت رشد بالا اغلب به عنوان گیاه “موش آزمایشگاهی” استفاده می شود.
در نهایت، تیم تحقیقاتی تولید پنج ترکیب روانگردان تریپتامین را در گیاه تنباکو به دقت زیر نظر گرفتند و دریافتند که این گیاه قادر است هر پنج ماده را به طور همزمان تولید کند. اگرچه میزان تولید برخی از ترکیبات در مقایسه با منابع طبیعی کمتر بود، اما نتایج نشان داد که با تغییراتی می توان از این سیستم به عنوان کارخانه بیولوژیکی برای تولید تریپتامین در مقیاس بزرگ استفاده کرد.
علاوه بر این، با دستکاری آنزیمهای دخیل در تولید تریپتامین، محققان توانستند نسخههای اصلاحشدهای از این ترکیبات را تولید کنند که به طور طبیعی در گیاهان یافت نمیشوند. ترکیباتی که ممکن است دارای ارزش درمانی بالقوه باشند.
با تحقیقات بیشتر، می توان این سیستم را برای نیازهای تحقیقاتی بهینه کرد و حتی به طراحی ترکیبات جدید مناسب برای کاربردهای درمانی خاص کمک کرد.
