FYI.

This story is over 5 years old.

Tech

Gemodificeerde gistcellen maken de klaproos overbodig

Wetenschappers zijn erin geslaagd opiaten te maken met genetisch gemodificeerde gistcellen, dus kunnen Amerikanen hun favoriete medicijnen nu zelf in het lab maken.
Hanneliese/Shutterstock

Opiaten zijn hard op weg om volledig synthetisch te worden. Medicijnfabricanten hoeven dan niet meer te vertrouwen op de plant voor de basisingrediënten van verdovende middelen. Dezelfde plant die trouwens al sinds de prehistorie drugs levert. Velden vol met klaprozen zijn uit en genetisch gemodificeerde micro-organismen zijn in. Tenminste, volgens een nieuwe paper dat in Nature Chemical Biology is gepubliceerd. Volgens het paper kan je opiaten produceren met genetisch gemodificeerd bakkersgist.

Advertentie

De legale voorraad opium wereldwijd komt nu nog van een klein groepje landen met sterk gecontroleerde opiumvelden: Australië, Frankrijk, Hongarije, India, Spanje en Turkije.

Volgens de DEA moet er jaarlijks ongeveer 2000 ton worden geproduceerd om de benodigde hoeveelheid opiaten te kunnen maken, wat eigenlijk niet zo veel is. Christina Smolke, hoofdauteur van het artikel en bioingenieur aan Stanford, zegt dat het systeem alleen wel wordt geplaagd door inefficiënte leveringen en onveiligheid. Ze merkt op dat de Verenigde Staten de grootste vraag heeft naar opiaten, maar zelf niets kan produceren. Smolke en haar co-auteurs schrijven: "Agrarische productie van medicijnen in het algemeen is vatbaar voor klimaatschommelingen, ziektes, oogstseizoenen en lage opbrengst van alkaloïden. Daarnaast moet het chemisch verwerkt worden en er zijn politieke en sociale factoren die invloed hebben op potentieel illegaal gebruik."

Je moet ongeveer zeventien stappen doorlopen om van een opiumplantje te komen tot de medicijnen die je vindt bij de apotheker. Oxycodon bijvoorbeeld begint als codeïne wat een basiselement is van opium. Het gaat eerst door een chemisch circus van oxidatie en methylatie voordat het de chemische voorganger van oxycodon wordt, namelijk thebaïne. (deze chemische stap vindt plaats in de plant voordat het morfine wordt, dus verfijning is een beetje het omdraaien van het natuurlijke proces).

Advertentie

Vanaf dat moment kan ons toekomstige medicijn thebaïne verschillende kanten op; het kan onder andere oxymorfon of buprenorfine worden. Je moet het alleen nog wel even oxideren en een laatste keer hydrogeneren om er oxycodon van te maken.

Zelfs om morfine te maken, een basisingrediënt van opium, moet de opium op verschillende manieren verwerkt worden: concentreren, extraheren, zuiveren en dit nog een paar keer. Om er heroïne van te maken, neem je morfine en kook je het met azijnzuuranhydride. Wat je overhoudt moet je nog een paar keer zuiveren en je hebt heroïne.

SNIJ IN DE PRODUCTIEKOSTEN EN BRENG HET NAAR DE VS ZELF, DE KOSTENVERMINDERING IS LOGISCH

Smolkes' proces beschrijft tot nu toe alleen de laatste stappen van de opiumverfijning. In principe zijn de onderzoekers er in geslaagd om het gistgenoom dusdanig aan te passen dat het zich gedraagt als een klaproos. De gist kan de plant nadoen en thebaïne omzetten in morfine. Dit proces is niet iets wat gistcellen uit zichzelf graag doen, wat komt door de structuurverschillen van klaprozen en gistcellen. De uitdaging zit 'm in de afwezigheid van ruimte in normale gistcellen om opium te verwerken, waardoor de gistcellen normaal gesproken niet geschikt zijn voor processen die in planten plaatsvinden.

Zodra de gistcellen aangepast waren om dergelijke processen wel aan te kunnen, was het slechts een kwestie van normale methoden van biotechniek toepassen op micro-organismen. "Standaard optimalisatiestrategieën om de natuurlijke product biosynthese van planten in microgastheren te kunnen aanpassen zijn toegepast, zoals de optimalisatie van codongebruik, de typen en timing van enzymen en het veranderen van het metabolisme om de toevoer van chemische voorgangers en katalysatoren," staat er in het paper te lezen.

De volgende stap voor Smolke en haar team is het verder programmeren zodat de gist alle stappen aankan die nodig zijn om suiker te veranderen in thebaïne. Op dat moment zullen alle zeventien stappen nagedaan worden in gemodificeerde gistcellen en hoeven we niet lang meer te wachten op klaproosvrije resultaten. Het voordeel voor medicijnfabricanten met dit proces is dat het efficiënter en goedkoper is, vertelde Smolke mij. Klinkt best logisch: Snij in de productiekosten en breng het naar de VS zelf. De kostenvermindering is duidelijk. Zeker als je denkt aan hoe hard het gebruik van voorgeschreven pijnstillers in de VS stijgt.

Uiteindelijk vraag je je af wat het effect hiervan is op de heroïnemarkt. Zou in de toekomst alle medicijnen uit een laboratorium komen en de drugs nog steeds van het veld in Afghanistan? Smolke was opzichtig, maar zei wel: "De microbiologische technologie kan dusdanig ontwikkeld worden dat het veiliger is en moeilijker om illegaal te gebruiken." Dus de illegale klaproosvelden zullen nog wel in gebruik blijven, wellicht met minder hoop om ooit legaal te worden en met steeds hogere opbrengsten van klaproosopium. Nu de opiumopbrengsten zo'n 60% van de totale Zuid-Afghaanse economie bedragen, zal de met potentie zeer winstgevende synthetische opium een serieuze concurrent worden.