Genetisch gemodificeerde gistcellen zijn bijna zo ver dat ze opiumderivaten kunnen produceren. Dan heb je geen legale papaverplantages meer nodig, claimen Stanford-onderzoekers in Nature Chemical Biology.

Waarbij het grootste voordeel zou moeten zijn dat een fermentor in een fabriek niet alleen betrouwbaarder is dan zo’n papaverveld, maar vooral ook veel gemakkelijker af te schermen tegen criminelen die er iets illegaals mee willen doen.

Dat die legale papavers (P. somniferum) nog bestaan is puur omdat opium en de medische derivaten daarvan, zoals codeïne of oxycodon, nogal ingewikkelde moleculen zijn. Als je uitgaat van plantensuikers omvat de synthese ongeveer 17 stappen. Je kunt dat wel in het lab doen, maar dat is vele malen duurder dan papavers oogsten.

Vandaar dat Christina Smolke en collega’s al sinds 2004 bezig zijn om een zo groot mogelijk deel van het proces in te bouwen in bakkersgist (Saccharomyces cerevisiae). Een hele uitdaging, zeker als je weet dat papavers het ook niet allemaal in één cel doen, maar het proces verdelen over twee aparte celtypes.

In 2008 verschenen de eerste resultaten in Nature Chemical Biology, in de vorm van een gistcultuur die norlaudanosoline omzet in reticuline. Dat norlaudanosoline is vrij eenvoudig te maken (uit het aminozuur tyrosine) en gewoon in de handel, vandaar dat Smolke er bewust van afzag om dát deel van het proces ook nog in de gistcel te stoppen. Terwijl reticuline al vrij dicht bij een opiumderivaat zit, al mist het nog de karakteristieke driedimensionale structuur.

Smolke tekent er bij aan dat anderen er inmiddels in zijn geslaagd om de héle omzetting van tyrosine in reticuline in te bouwen in E.coli, maar verder dan dat komt die bacterie ook nog niet.

Haar huidige publicatie dekt het laatste deel van het proces, waarbij de gistcel specifieke opiumderivaten moet afleveren. Uitgangspunt is het opiaat thebaïne, dat naar keuze wordt omgezet in codeïne, morfine, hydromorfon, hydrocodon en oxycodon. Elke omzetting vraagt een aparte set enzymen. Voor de eerste drie gebruikt Smolke papavergenen, de code voor de andere twee komt uit een stam van de bacterie Pseudomonas putida die op papaverstengels kauwt en daardoor evolutionair vanzelf gewend is geraakt aan opiaten.

De volgende stap is om reticuline via salutaridine om te zetten in thebaïne. Volgens Smolke zijn daar nog minstens drie extra enzymen voor nodig; ze weet welke ze moet hebben maar voorspelt dat het nog een hele uitdaging wordt om ze correct aan het werk te krijgen in een gistcel.

Tot slot wil ze haar gistcellen dan nog voorzien van een genetische beveiliging die het voor criminelen onaantrekkelijk maakt om er een paar te jatten voor hun eigen illegale fermentoren.

bron: Stanford, Nature Chemical Biology