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[수명연장, 미생물이 항암제 만들어] 공급이 부족한 항암제를 이제 미생물이 만들 수 있다. 식물 유래 항암제의 공급은 덴마크와 미국의 과학자 팀이 이전에는 천연 식물에서 미량 농도로만 얻을 수 있었던 전구체 분자를 생산하기 위해 효모를 조작한 후에 마침내 세계적인 수요를 충족할 수 있게 되었다

https://www.impactlab.com/2022/09/23/an-anti-cancer-drug-in-short-supply-can-now-be-made-by-microbes/

JM Kim | 기사입력 2022/09/26 [00:00]

[수명연장, 미생물이 항암제 만들어] 공급이 부족한 항암제를 이제 미생물이 만들 수 있다. 식물 유래 항암제의 공급은 덴마크와 미국의 과학자 팀이 이전에는 천연 식물에서 미량 농도로만 얻을 수 있었던 전구체 분자를 생산하기 위해 효모를 조작한 후에 마침내 세계적인 수요를 충족할 수 있게 되었다

https://www.impactlab.com/2022/09/23/an-anti-cancer-drug-in-short-supply-can-now-be-made-by-microbes/

JM Kim | 입력 : 2022/09/26 [00:00]

합성 생물학의 도약 덕분에 식물 유래 화학 요법 빈블라스틴은 새로운 소스를 갖게 되었다.

 

맥주 효모라고도 알려진 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae)는 현미경으로 볼 수 있다. 이 종은 음식과 음료를 만들기 위해 전 세계적으로 사용된다. 잘 알려진 게놈으로 쉽게 배양할 수 있는 이 종은 또한 천연 공급원에서 얻기 어려운 천연물을 만들기 위해 합성 생물학자들이 가장 좋아하는 종이 되었다.

 

식물 유래 항암제의 공급은 덴마크와 미국의 과학자 팀이 이전에는 천연 식물에서 미량 농도로만 얻을 수 있었던 전구체 분자를 생산하기 위해 효모를 조작한 후에 마침내 세계적인 수요를 충족할 수 있게 되었다. 돌파구를 설명하는 연구는 Nature에 발표되었다.

 

"우리가 개발한 효모 플랫폼을 통해 빈블라스틴과 이 천연 제품 계열에 속하는 3,000개 이상의 다른 분자를 환경 친화적이고 저렴한 가격으로 생산할 수 있다."고 프로젝트 공동 리더인 Jay Keasling은 로렌스 버클리 국립 연구소의 선임 교수 과학자이자 생물 지속 가능성을 위한 Novo Nordisk 재단 센터(DTU 바이오서스테인)의 과학 책임자이다.

 

"빈블라스틴 외에도 이 플랫폼은 다른 많은 질병에 대한 치료법뿐만 아니라 중독 및 말라리아 치료제의 생산을 가능하게 할 것이다."Keasling은 말한다. Keasling는 그의 팀이 달콤한 쑥이라고 하는 허브에서 실험실의 핵심 미생물인 대장균으로 항말라리아 약물인 아르테미시닌을 생산하는 유전적 경로를 성공적으로 이전했을 때 합성 생물학의 현재 호황을 누리고 있는 분야의 시작을 도운 생화학 공학자이다. 그는 또한 UC 버클리의 화학 및 생체 분자 공학 교수이기도 하다.

 

빈블라스틴과 또 다른 화학요법제인 빈크리스틴은 모두 마다가스카르 대수리라고 불리는 분홍색 꽃이 만발한 식물의 천연 산물이다. 그들의 항암 특성은 1950년대에 처음 발견되었으며 그 이후 수십 년 동안 필수 의약품이 되었다.

 

세포 분열을 억제하는 빈블라스틴은 림프종, 고환, 난소, 유방, 방광 및 폐암을 포함한 여러 유형의 암을 치료하기 위해 다른 화학요법제와 함께 사용된다. 빈크리스틴은 백혈구 생성을 억제하며 소아 림프구성 백혈병 및 비호지킨 림프종의 주요 치료제이다.

 

빈블라스틴과 빈크리스틴은 많은 유용한 의학적 응용이 있는 모노테르페노이드 인돌 알칼로이드(MIA)라고 하는 식물성 화합물 그룹에 속한다. 불행히도, 이 그룹은 합성 화학을 통해 복제할 수 없는 복잡한 원자 구조를 특징으로 한다.

 

따라서 Keasling의 획기적인 발전 이전의 아르테미시닌 생산과 마찬가지로 빈블라스틴과 빈크리스틴을 만들려면 전구체 분자를 추출하기 위해 엄청난 양의 토종 식물을 재배하고 수확해야 한다. 빈블라스틴 1g과 빈크리스틴 1g을 생산하는 데는 각각 500kg 2000kg의 말린 마다가스카르 대수리 잎이 필요하다.

 

Keasling DTU Biosustain 연구원인 Michael Jensen이 이끄는 팀은 2015년에 MIA를 위한 미생물 기반 생산 공정 엔지니어링 가능성을 탐구하기 시작했다. 첫 번째 단계는 모든 모노테르펜이 인돌하는 기본 분자인 스크리토시딘을 만드는 경로를 개발하는 것이었다. 알칼로이드가 만들어진다. 새로운 숙주 유기체를 위해 그들은 Keasling과 다른 사람들이 아편제, 칸나비노이드 및 기타 항암제를 포함한 다른 많은 식물 유래 화합물을 만들기 위해 성공적으로 조작한 일반적인 효모 균주로 전환했다. (그것은 또한 인간이 수세기 동안 맥주를 양조하고 빵을 만드는 데 사용해온 동일한 효모이다.)

 

스트릭토시딘을 만드는 목표를 달성한 후, 그들은 빈블라스틴을 생산하기 시작했다. 그들은 가장 일반적으로 사용되는 화학 요법 중 하나이며 최근 몇 년 동안 여러 번 부족했기 때문에 이 특정 MIA 기반 약물로 시작하기로 결정했다.

 

그러나 팀의 방대한 결합 전문 지식에도 불구하고 그들은 모노테르페노이드 인돌 알칼로이드를 만드는 것이 큰 도전이 될 것이라는 것을 알고 있었다.

 

DTU Biosustain의 선임 연구원인 Jie Zhang "2018년까지 완전히 밝혀지지 않은 31단계 빈블라스틴 생합성 경로는 매우 복잡하다."라고 말했다. "이 연구는 효모에 의해 자연적으로 만들어진 두 분자를 빈블라스틴의 전구체인 카타란틴과 빈돌린으로 전환시키는 30가지 효소 단계를 포함하여 현재까지 미생물 세포 공장으로 리팩터링된 가장 긴 생합성 경로를 보여준다." 이러한 분자를 일관되고 충분한 양으로 생산할 수 있는 균주를 얻기 위해 Zhang 34개의 식물 유전자 추가 및 다중 결실, 녹다운(유전자 발현 감소) 및 과발현을 포함하여 총 56개의 유전자 편집이 수행되었음을 언급했습니다천연 효모 유전자의 유전자 발현 촉진).

 

 

 

이제 그들이 스트릭토시딘과 빈블라스틴 생산을 위한 과정을 풀었기 때문에 팀은 빈크리스틴, 이리노테칸 및 토포테칸을 포함한 다른 가치 있는 MIA의 생산을 처리하기 위해 효모를 변형하기를 희망한다. 4가지 의약품은 모두 세계보건기구(WHO)의 필수 의약품 목록에 있는 화학 요법이다.

 

Zhang "경로는 또한 새로운 자연 MIA를 생산하기 위해 증대될 수 있으며, 이는 더 높은 효능 또는 더 적은 부작용과 같은 개선된 약리학적 특성을 가질 수 있다"고 말했다. "이것은 잠재적으로 우리가 많은 새로운 생물학적 활성을 가진 거의 무한한 화학 공간을 탐색할 수 있게 해 줄 것이다."고 말했다.

 

NewsWise.com

 
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