バークレー大学の合成生物学者たちは、酵母を操作してビールではなく大麻の化合物を生成させることで、研究を新たな高みへと引き上げた。
カリフォルニア大学バークレー校のジェイ・キースリング氏が率いる研究チームは、ビール酵母サッカロミセス・セレビシエを改良し、マリファナに含まれる精神作用のあるカンナビノイドとバニラのような(いや、薬効のある)カンナビノイドの両方を生成できるようにした。
これらは、不安や痛みの緩和などの潜在的な医療用途で注目を集めているカンナビジオールと、精神活性作用のあるTHCです。
しかし、科学者にとってその効果を詳しく調べるのは容易ではありません。なぜなら、これらの化学物質は自然界に非常に微量しか存在しないため、詳細な研究を行うのに十分な量を抽出することが難しいからです。また、マリファナの栽培は、大量の熱、光、水を必要とする、非常に集中的で費用がかかり、環境に優しいとは言えないプロセスです。
つまり、研究者たちは安価で純粋なカンナビノイド源を探しているのです。酵母は、その代謝経路がインスリン、抗マラリア薬、血液凝固因子といった他の化学物質の生成に利用された経験があることから、有力な選択肢と考えられました。しかも、環境にも優しいのです。
研究者たちは、酵母にさまざまな遺伝子を詰め込んでその代謝を利用し、糖をアルコールに変える代わりに他の化学物質に変換するという手法を採用した。
今週ネイチャー誌に掲載されたこの研究の場合、糖(ガラクトース)がまず「すべてのカンナビノイドの母」と呼ばれるカンナビゲロール酸(CBGA)に変換され、その後他のカンナビノイドに変換される。
ヒップホップ:ホップレスのフランケンビールでホップの楽しさを
続きを読む
このカンナビノイド工場のラインのいくつかのステップは以前にも報告されているが、1つのセルで一度に実行されたのは今回の研究が初めてである。
研究チームは酵母の遺伝子を複数改変し、さらに細菌とマリファナ由来の遺伝子を10個以上挿入した。これらの遺伝子は連鎖反応を起こし、最終的に糖をカンナビノイドに変換する酵素を生成する。
しかし、研究の過程で、研究者たちはこのプロセスで重要なステップを実行する酵素の1つが酵母では機能しないことを発見した。そこで彼らはマリファナに戻り、これまで知られていなかった酵素を単離して酵母に注入した。
「それは大成功だった」とキースリング氏は語った。
その後、酵母は CBGA を生成できるようになり、さらに酵素を加えることで THCA と CBDA に変換されました。
これらの誘導体は光と熱にさらされると、研究者が求めていた活性型、つまり大麻に含まれる主な精神活性化合物であるTHCと、精神を乱さないカンナビジオールに変換されます。
また、あまりよく理解されていない2種類の天然カンナビノイド、CBDV(カンナビジバリン)とTHCV(テトラヒドロカンナビバリン)を生成する酵素も添加しました。
しかし、研究チームはそこで止まりませんでした。CBGAの製造に関わる酵素反応の段階は柔軟であることに気づき、大麻草が使用するスターター化学物質の代わりに、異なるスターター化学物質を試しました。これにより、自然界には存在しないカンナビノイドが生成され、医学研究の新たなターゲットが生まれました。
キースリング氏は2015年にデムトリックスという会社を設立し、酵母発酵を利用してカンナビノイドを生産する技術のライセンスを取得しました。
「経済性は非常に良好です」とキースリング氏は声明で述べた。「植物由来のカンナビノイドと比べても、コストは競争力があり、あるいはそれ以下です。製造業者は、例えばCBDに含まれるTHCといった、ハイになる原因となる混入を心配する必要もありません。」
もちろん、この研究は医療分野における可能性に焦点を当てており、医薬品開発のための化合物をより安価でクリーンかつ環境に優しい方法で製造することの重要性を強調しています。しかし、エル・レグは自家醸造の次のステップを心待ちにしています。®