I fremtiden kan kræftmedicin blive brygget på bagegær
Et tværfagligt, internationalt team af forskere fra DTU har påvist, at det er muligt at producere kræftmedicinen vinblastin syntetisk ved hjælp af genetisk modificerede gærceller.
Vinblastin tilhører gruppen af såkaldte monoterpene, indole alkaloider (MIA’er). MIA’er er biologisk aktive og kan bruges i behandlingen af en række forskellige sygdomme. Molekylerne er imidlertid meget komplekse og derfor vanskelige at producere syntetisk. Formålet med forskningsprojektet fra DTU var at bevise, at det kunne lade sig gøre at at producere MIA'er syntetisk.
I projektet, som er publiceret i Nature, demonstrerer forskerne en de novo mikrobiel biosyntese af vindolin og catharanthine ved hjælp af en højt konstrueret gær og in vitro kemisk kobling til vinblastin. Undersøgelsen viser en meget lang biosyntetisk vej omdannet til en mikrobiel cellefabrik, herunder 30 enzymatiske trin ud over de indfødte gærmetabolitter geranylpyrophosphat og tryptophan til catharanthin og vindolin.
Selvom arbejdet var vanskeligt, og der er behov for mere forskning, forventer forfatterne, at gærceller vil være en skalerbar platform til produktion af mere end 3.000 naturligt forekommende MIA’er og millioner af nye analoger i fremtiden.
Ifølge forfatterne er de kemoterapeutiske lægemidler vincristin, irinotecan og topotecan blandt de mange nye vigtige MIA’er, der nu kan produceres baseret på den nye gær-platform. De er alle på WHO’s liste over essentielle lægemidler sammen med vinblastin.
Kan afbøde lægemiddelmangel
I sommeren og efteråret 2019 oplevede flere kræftpatienter, at deres behandling blev afbrudt på grund af mangel på stofferne vinblastin og vincristin, som begge er vigtige kemoterapeutiske lægemidler i behandlingen af flere forskellige kræfttyper, og som udvindes af bladene fra planten Purpurøje (Catharanthus roseus). Den mangel, som opstod i 2019 og varede indtil 2021, skyldtes hovedsageligt forsinkelser i leveringen af Purpurøje.
Produktion af medicin ved hjælp af billige og vedvarende substrater som gær, sukker og aminosyrer kan afhjælpe fremtidige mangler og skabe en mere bæredygtig økonomi, som ikke er afhængig af dyrkede eller sjældne organismer, påpeger forskerne bag projektet.
"I de sidste par år har vi set flere tilfælde, hvor der er opstået mangel på disse lægemidler på markedet. Manglerne opstår oftere og oftere – og det vil de sandsynligvis blive ved med. Derfor ønsker vi at etablere nye forsyningskæder for disse og andre molekyler. Dette resultat er en blåstempling af vores arbejde, men der er stadig lang vej igen med hensyn til at kunne opskalere og optimere cellefabrikken yderligere, så vi kan producere ingredienserne på en mere omkostningseffektiv måde,” siger seniorforsker ved DTU Biosustain og hovedforfatter af artiklen i Nature Jie Zhang på DTU’s hjemmeside.
Forskningsprojektet, som startede i 2015 med et samlet budget på ni mio. EURO, er finansieret af Novo Nordisk Fonden, EU og BioInnovation Institute. Det involverede et tværfagligt team af forskere med speciale i blandt andet kemi, analyse, billeddannelse, bioinformatik, maskinlæring og karakterisering.
