生命科學

大腸桿菌迷幻製藥

改造後的大腸桿菌可產生迷幻物質,進一步用於治療心理疾患。

撰文/路易斯(Tanya Lewis)
翻譯/姚若潔
2020-02

生命科學

大腸桿菌迷幻製藥

改造後的大腸桿菌可產生迷幻物質,進一步用於治療心理疾患。

撰文/路易斯(Tanya Lewis)
翻譯/姚若潔
2020-02


數十年來,研究迷幻藥一直是禁忌,但近幾年「裸蓋菇鹼」(psilocybin,迷幻蘑菇的活性成份)這樣的藥物在臨床試驗上顯示可治療憂鬱症、尼古丁成癮等症狀。然而種植蘑菇要花好幾個月,不符合實際製藥的價值,而化學合成裸蓋菇鹼程序既繁複又昂貴。現在科學家成功改造大腸桿菌,用於生產這種改變心智的藥物。


改造後的大腸桿菌每公升培養基可以產生1.16公克的裸蓋菇鹼,產量居目前所有基因工程改造生物之冠,而且是第二名的10倍。若擴大規模,這種新方法產生的裸蓋菇鹼便有潛力應用於治療。


美國俄亥俄州邁阿密大學化工系學生亞當斯(Alexandra Adams)是此論文的第一作者,她表示:「這種方法的首要優勢是便宜。」或至少比其他方法更具成本競爭力,而且「大腸桿菌比其他生物更容易操控」。


亞當斯和研究團隊修改大腸桿菌的基因,插入三個來自迷幻蘑菇Psilocybe cubensis的基因,並以便宜又容易取得的4-羥吲 哚(4-hydroxyindole)做為前驅物,使大腸桿菌合成裸蓋菇鹼,接著優化此過程,以提高生產規模。研究成果發表在2019年12月的《代謝工程》(Metabolic Engineering)。


德國弗里德里希.席勒大學的製藥微生物學家霍夫麥斯特(Dirk Hoffmeister)曾帶領研究團隊改造真菌來生產裸蓋菇鹼,但並未參與這項新研究,他評論這項研究是「一種具吸引力且原則上可行的方法,並展現合成生物學的力量和可能性」,但也表示基因工程改造生物可能產生有毒物質或過敏性微生物,需加以移除或純化。亞當斯回應,可透過既有工業技術來避免這項風險,例如利用已獲認可的技術,以細菌生產抗生素或胰島素等藥物。


美國普渡大學藥物化學家尼科爾斯(David Nichols)並未參與這項研究,他評論這項技術的產量驚人,但也指出,以這種方法生產裸蓋菇鹼需要特定的前驅物,而且無法從更簡單的物質製造出來。邁阿密大學的化學與生物工程師瓊斯(Andrew Jones)是此論文的資深作者,他把最終目標訂在從葡萄糖合成裸蓋菇鹼。他和同事正和幾家公司洽談授權團隊開發的方法,以利商業使用。


裸蓋菇鹼只要使用一劑就可能顯現治療效果,但因為罹患憂鬱症和其他心理疾患的人數很多,這類療法的潛在市場仍十分龐大。瓊斯說:「如果這種藥物在多種疾患的治療都得到驗證,便可應用在許多族群上。」