Biologická továrna v rostlině: Vědci naučili tabák vyrábět pět psychedelických látek najednou

Vědci z Weizmannova institutu dokázali v jediném organismu spojit produkci pěti psychedelických látek, které se v přírodě vyskytují roztroušeně napříč různými říšemi života.

Vědci z Weizmannova institutu dokázali v jediném organismu spojit produkci pěti psychedelických látek, které se v přírodě vyskytují roztroušeně napříč různými říšemi života. Po rozluštění způsobu, jakým rostliny přirozeně produkují jednu z nejznámějších psychedelických sloučenin, DMT, se jim podařilo tento proces krok za krokem přenést do modelové rostliny – spolu se čtyřmi dalšími psychedeliky. Výsledkem je biologická továrna, která by v budoucnu mohla být využita k současné výrobě více psychedelických molekul, včetně těch, které se v rostlinách přirozeně nevyskytují.

Studie, kterou vedla Dr. Paula (Shirley) Berman, se zaměřila na pět známých psychedelických sloučenin pocházejících ze tří různých říší života. Z rostlinné říše bylo získáno DMT, aktivní složka ayahuascy, rituálního halucinogenního nápoje. Z říše hub pochází psilocybin a psilocin, zodpovědné za účinky „magických hub“. Z živočišné říše pak bufotenin a potentnější příbuzný DMT zvaný 5-MeO-DMT, které se nacházejí v obranném sekretu žláz ropuchy koloradské. Navzdory rozmanitému původu sdílejí všechny tyto sloučeniny stejný výchozí bod: tryptofan, běžnou aminokyselinu.

Klíčovou výzvou bylo dekódování přesné biosyntetické dráhy DMT. Vědci identifikovali klíčové geny a enzymy zodpovědné za jednotlivé kroky a následně je vložili do modelové rostliny Nicotiana benthamiana, příbuzné tabáku. Během několika dní začala upravená rostlina DMT produkovat. Při individuální produkci dalších čtyř psychedelik v samostatných rostlinách tabáku se ukázalo, že 5-MeO-DMT se vyrábí v překvapivě nízkém množství. Tým ve spolupráci s experty na design proteinů, profesorem Sarelem Fleishmanem a Dr. Olgou Khersonsky, identifikoval problém s aktivním místem enzymu. Změnou jediné aminokyseliny v enzymu dosáhli 40násobného zvýšení produkce 5-MeO-DMT.

Následně vědci zavedli geny pro všech pět sloučenin do jedné rostliny. Systém fungoval a jediná rostlina dokázala produkovat DMT rostlinného původu, psilocin a psilocybin houbového původu a bufotenin a 5-MeO-DMT živočišného původu. Tímto způsobem vytvořili biologický „koktejl“ kombinací biosyntetických drah uvnitř jednoho organismu. Experiment však odhalil i omezení: při aktivaci více drah současně začaly soutěžit o stejný výchozí materiál, což vedlo k poklesu účinnosti produkce. Tým také posunul systém za hranice přírody přidáním bakteriálních enzymů k výrobě modifikovaných psychedelických molekul s atomy chloru nebo bromu, které by mohly mít terapeutickou hodnotu. Některé z těchto molekul již vykazují zajímavou biologickou aktivitu, včetně antidepresivních účinků.

Tento výzkum otevírá nové cesty k produkci psychedelických sloučenin. Mnoho z nich se v současnosti získává z pomalu rostoucích rostlin, vzácných hub nebo živočišných zdrojů, což často vyvolává ekologické a etické obavy. Například ropucha koloradská je ohrožena ztrátou přirozeného prostředí a nadměrným sběrem. Produkce těchto molekul v rychle rostoucích laboratorních rostlinách by mohla poskytnout udržitelnější alternativu, snížit potřebu sklízet zranitelné druhy a zároveň zefektivnit a škálovat výrobu. Větší dostupnost molekul znamená více příležitostí pro výzkum, například pro pochopení, proč rostliny tyto sloučeniny vůbec produkují.