Ny metode til at producere malariabehandling i stor skala

Sammenlignet med kopper eller tyfus, malaria viser sig at være en af ​​de mest udfordrende menneskelige sygdomme at udrydde - og er derfor fortsat en reel og konstant fare for næsten halvdelen af ​​verdens befolkning. For tyve år siden, to millioner mennesker dør hvert år i gennemsnit af malaria, ifølge Verdenssundhedsorganisationen (WHO). På trods af adskillige fremskridt inden for behandling, 212 millioner tilfælde blev rapporteret alene i 2015 og anslået 429, 000 mennesker døde af sygdommen.

Førstevalgsbehandlingen mod malaria er artemisinin - som bruges i kinesisk medicin til behandling af feber og betændelse samt malaria. Før 2001, sundhedsembedsmænd over hele verden administrerede stoffet som en enkelt forbindelse, men dette gjorde det muligt for malariaparasitter at blive lægemiddelresistente. Forskere og medicinske fagfolk fandt, imidlertid, at artemisinin kan fungere i kombination med to andre behandlinger, mefloquin og chlorproguanil, at angribe forskellige aspekter af parasitten og i sidste ende deaktivere den. Ifølge WHO, antallet af forløb med artemisinin-baserede kombinationsterapier, der blev indkøbt fra producenter, steg globalt fra 187 millioner i 2010 til 311 millioner i 2015.

Men et stort problem er tilbage:forsyningen af ​​artemisinin er ikke stabil eller tilstrækkelig, og som et resultat, behandling forbliver dyr.

Indtast menneskelig opfindsomhed og innovation!

Ny forskning offentliggjort i Grænser inden for bioteknik og bioteknologi , "Stabil produktion af antimalariamidlet Artemisinin i mosen Physcomitrella patens ", viser, at artemisinin hurtigt kan produceres af gensplejset mos i industriel skala.

Artemisinin er generelt afledt af planten Artemisia annua , en enårig sommer med en kort vækstsæson og kendt af gartnere som sød malurt. På grund af sin komplekse struktur, stoffet er vanskeligt og ikke økonomisk muligt at syntetisere kemisk. Andre forskere har forsøgt at bioingeniør artemisinin vha Nicotiana tobak (dyrkede tobaksplanter) eller gær, men disse tilgange krævede enten meget mere ingeniørarbejde end den nuværende analyse eller gav et halvrent produkt.

Forskerne introducerede fem gener, der er ansvarlige for biosyntetisering af forløberen for artemisinin, dihydroartemisinsyre, ind i mosset Physcomitrella patens ved hjælp af flere DNA-fragmenter. Den endelige omdannelse af denne syre til artemisinin sker ved fotooxidation i moscellen.

Fordi mos, som en ikke-karplante, har så simpel en struktur, at den tilbyder en ideel ramme for gensplejsning. Det gensplejsede mos blev dyrket i både flydende og faste medier under 24 timers LED-lys.

Efter kun tre dages dyrkning, forskerne havde et væsentligt startprodukt:0,21 mg/g tørvægt artemisinin. På dag 12, de havde den højeste ophobning af stoffet.

"Dette mos producerer som en fabrik, sagde Henrik Toft Simonsen, en af ​​avisens forfattere. "Det producerer artemisinin effektivt uden forløberens konstruktion eller efterfølgende kemiske syntese, som gær og tobak kræver. Det er, hvad vi håber på i videnskaben:en enkel, elegant løsning."

Denne forskning udvider også grænserne for syntetisk bioteknologi ved at tilbyde en genetisk robust plantebaseret platform, som kan skaleres op til industriel produktion af andre komplekse, høj værdi, plantebaserede forbindelser. Fordi P. patens bruger lys som energikilde, i det lange løb, mere omkostningseffektive end metoder som gær, som skal fodres med en eller anden form for sukker.

At producere artemisinin fra mos i simple flydende bioreaktorer betyder, at produktion i industriel skala let er mulig på en omkostningseffektiv måde. De næste skridt ville være at optimere processen yderligere, især at reducere eventuelle unødvendige produkter og sikre, at den metaboliske proces er så effektiv som muligt. Også, mens det kan virke ekstraordinært at udvikle et lægemiddel på tre til 12 dage, til sammenligning kan mikroorganismer dyrkes på få timer, sagde Simonsen. Planter tager simpelthen længere tid at dyrke end mikroorganismer. Ikke desto mindre, denne tilgang har indbyggede besparelser:mos skal ikke omkonstrueres hver gang; stamceller kan genbruges.

"Det vil være en stor dag, hvis videnskabsmænd kan udrydde malaria på verdensplan, " sagde Simonsen. "Dette er en sygdom, der rammer 200 til 300 millioner mennesker hvert år. Det er især dødbringende for børn."