Οι μικροοργανισμοί μπορεί σύντομα να είναι αποτελεσματικά και οικονομικά την παραγωγή νέων φαρμακευτικών ουσιών, όπως τα φλαβονοειδή, ότι η γήρανση του αγώνα, ο καρκίνος ή η παχυσαρκία, καθώς επίσης και υψηλής αξίας χημικές ουσίες, όπως το αποτέλεσμα της έρευνας που διεξάγεται από το University at Buffalo ερευνητές.
Το έργο που θα μπορούσε να μετατρέψει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο πολλές από αυτές τις ενώσεις που παράγονται στο εμπόριο, οι ερευνητές UB είναι γενετικά μικροοργανισμούς μηχανικής, όπως η E. coli, σε μικρά, κινητά εργοστάσια.
Διάφορα διπλώματα ευρεσιτεχνίας που σχετίζονται με την εργασία αυτή έχει κατατεθεί από την UB. Η ομάδα είναι επίσης σε συζητήσεις με εταιρείες στις ΗΠΑ και στο εξωτερικό.
Πρώτο κύμα Technologies, Inc, μια εταιρεία την ανάπτυξη της τεχνολογίας με έδρα τη Νέα Υόρκη Κέντρο UB του μέλους Αριστείας στη Βιοπληροφορική και Επιστήμες της Ζωής, η οποία συνεργάζεται με την ομάδα του UB, που πρόσφατα έλαβε ένα ιδιαίτερα ανταγωνιστικό Φάσης Ι Μικρές Επιχειρηματικής Καινοτομίας (SBIR) επιχορήγηση από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών για να επικεντρωθεί στην βιοσύνθεση ενός δημοφιλούς ομάδας των φλαβονοειδών που ονομάζεται ισοφλαβονοειδή.
"Σε τελική ανάλυση, θέλουμε να είναι σε θέση να λάβει σχεδιαστεί Ε. coli μακριά από το ράφι και να πέσει σε αυτό το ένζυμα που αποτελούν ένα συγκεκριμένο μονοπάτι βιοσύνθεσης προκειμένου να γίνει ακριβώς το προϊόν που θέλουμε», είπε ο Ματθαίος AG Koffas, Ph.D ., επίκουρος καθηγητής της χημικής και βιολογικής μηχανικής στην Σχολή Μηχανικής και Εφαρμοσμένων Επιστημών και επικεφαλής της ομάδας UB.
Η UB προσέγγιση για την συνθετική χημεία ασχολείται με ορισμένες από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στη συμβατική βιομηχανική παραγωγή χημικών σκευασμάτων.
Με τη χρήση ειδικά προσαρμοσμένων βακτηριδίων, εξειδικευμένες ένζυμα και φυσικά πρώτες ύλες, μικροβιακής βιοσύνθεσης μειώνει ή εξαλείφει την ανάγκη για πηγές πετροχημικών, υψηλές θερμοκρασίες, τοξικό βαρύ μέταλλο καταλύτες, ακραία οξύτητα και επικίνδυνους διαλύτες, Koffas είπε.
Επιπλέον, τα φυσικά ένζυμα του UB ερευνητές χρησιμοποιούν μπορούν να διευκολύνουν τις χημικές αντιδράσεις που είναι δύσκολο να επιτευχθεί μέσω συμβατικών χημεία, όπως chiral σύνθεση, glycosylations και στοχευμένες Υδροξυλιώσεις, κοινή πρόκληση, αλλά τα βήματα σε πολλές συνθέσεις.
"Βρίσκουμε πως μπορούμε να μικροβιακά συστήματα« τρένο »στην πραγματικότητα να παράγουν υψηλές αποδόσεις των χημικών ουσιών που χρησιμοποιούνται ως φάρμακα και να καταστήσει τις παραγωγικές διαδικασίες περισσότερο αποτελεσματική, λιγότερο δαπανηρές και πιο φιλικά προς το περιβάλλον», δήλωσε ο Koffas.
Όπως και με κάθε εμπορική προσπάθεια, η αποτελεσματικότητα της διαδικασίας είναι μια κρίσιμη ανησυχία, σημείωσε.
Σε εργασία που δημοσιεύθηκε στην Εφαρμοσμένη και Περιβαλλοντική Μικροβιολογία, τον Ιούνιο, Koffas και οι συνεργάτες του που παράγονται περίπου 400 χιλιοστόγραμμα ανά λίτρο φλαβονοειδών της κυτταρικής καλλιέργειας, πολύ πάνω από την επόμενη υψηλότερη απόδοση της τάξης του 20 χιλιοστόγραμμα ανά λίτρο που παράγεται από άλλες προσπάθειες σύνθεση μικροβίων.
"Το κάναμε αυτό με την αύξηση του ποσού των πρόδρομων διαθέσιμα και ανασχεδιασμός των ιθαγενών μικροβιακού μεταβολισμού", εξήγησε, προσθέτοντας ότι έχουν λάβει διαφορετικές προσεγγίσεις για τον εντοπισμό των μονοπατιών που οδηγούν στην βιοσύνθεση των πρόδρομων ουσιών για την επιθυμητή ενώσεις.
"Η περαιτέρω βελτίωση των αποδόσεων της παραγωγής είναι πιθανή και διάφορες προσεγγίσεις που επιδιώκονται από την ομάδα μας αυτή τη στιγμή», είπε.
Μια άλλη σημαντική πρόκληση για την μικροβιακή βιοσύνθεση είναι ότι τα ένζυμα που απαιτούνται για ορισμένες χημικές βήματα έχουν ειδικές απαιτήσεις που το κύτταρο υποδοχής δεν μπορεί να ανταποκριθεί αποτελεσματικά, Koffas είπε. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το ένζυμο που χρειάζεται να επανασχεδιαστούν, ενώ σε άλλες το κύτταρο ξενιστή πρέπει να αλλάξει.
Εργαστήριο Koffas «πέτυχε πρόσφατα την λειτουργική έκφραση σε Ε. coli του P450 οξειδάσες μεικτής λειτουργίας, τα ένζυμα που χρησιμοποιούνται ευρέως στην φύση, αλλά δεν είναι άμεσα εκφράζεται στα περισσότερα βιομηχανικά σημαντικό μικροοργανισμούς.
"P450 είναι πολύ σημαντική για τη σύνθεση των φυσικών προϊόντων», δήλωσε ο Koffas. «Για παράδειγμα, τα δύο Taxol, το φάρμακο για τον καρκίνο του μαστού που είναι επί του παρόντος παράγεται από καλλιέργειες φυτών, και αρτεμισινίνη, η καταπολέμηση της ελονοσίας ναρκωτικών, έχουν τα P450 ένζυμα στον βιοσυνθετικές οδούς τους».
Το εργαστήριο Koffas έχει καθιερώσει τρόπους για να τροποποιήσετε τόσο το Ρ450 monooxygenase και το κύτταρο ξενιστή, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση τους φλαβονοειδών.
Μικροβιακή μέθοδοι βιοσύνθεση, επίσης, είναι να διευκολύνει τη δημιουργία αναλόγων των υφιστάμενων φαρμάκων, καθώς και νέων μορίων για ένα ευρύ φάσμα θεραπευτικών.