Грубо говоря, они вставили гены из растений каннабиса в генетический код дрожжей, который позволил производить тетрагидроканнабинол (или ТГК — основное психоактивное соединение в каннабисе) и Каннабидол (КБД — каннабиноид с терапевтическими преимуществами, включая успокаивающее и обезбаливающее действия.

Дрожжи, которые мы использовали в течение тысячелетий для приготовления алкогольных напитков, теперь были сконструированы для производства каннабиноидов — химических веществ с лекарственными и иногда изменяющими сознание свойствами, обнаруженными в каннабисе.

Feat1 превращает сахар в пивных дрожжах, называемый галактозой, в тетрагидроканнабинол (ТГК), основное психоактивное соединение в каннабисе. Измененные дрожжи также могут производить каннабидиол (CBD), еще один крупный каннабиноид, который в последнее время привлекает внимание своими потенциальными терапевтическими преимуществами, включая его успокаивающие и обезболивающие эффекты.

Есть надежда, что этот процесс ферментации позволит производителям производить ТГК, КБР и редкие каннабиноиды, которые встречаются в следовых количествах в природе, дешевле, эффективнее и надежнее, чем обычное выращивание растений.

Исследователи производили противомалярийные препараты для коммерческих целей, а также опиаты в лаборатории, используя аналогичные методы выращивания дрожжей и раньше. Но технология производства каннабиноидов еще далеко не готова к выходу на рынок. Дэвид Кидекель, аналитик по каннабису из AltaCorp Capital в Торонто, Канада, прогнозирует, что пройдет еще 18-24 месяца, прежде чем синтетические каннабиноиды станут достаточно рентабельными для продажи фармацевтическим компаниям или широкой публике.

Крафтовое варево

Чтобы построить свою каннабиноидную фабрику в дрожжах, синтетический биолог Джей Кизлинг из Калифорнийского университета в Беркли и его коллеги модифицировали несколько генов, найденных в S. cerevisiae, и ввели другие из пяти типов бактерий и из растения cannnabis. В общей сложности им потребовалось сделать 16 генетических модификаций, чтобы превратить галактозу в неактивные формы ТГК или КБР. Нагревание каннабиноидов превращает их в активные формы. Команда производила примерно 8 миллиграммов на литр ТГК и более низкие уровни КБР.

Но эти урожаи должны были бы увеличиться по крайней мере в 100 раз, чтобы стоимость была конкурентоспособной с каннабиноидами растительного происхождения, говорит Джейсон Поулос, исполнительный директор Librede, компании в Карлсбаде, штат Калифорния, которая владеет первым патентом на процесс получения каннабиноидов из сахаров в дрожжах.

Ученые из Demetrix, компании, созданной Кизлингом в 2015 году для работы над этой проблемой, уже увеличили выход каннабиноидов из этого процесса на несколько порядков, говорит Джефф Уберсакс, исполнительный директор фирмы в Эмеривилле, штат Калифорния.

Кизлинг и его команда также смогли сконструировать свои дрожжи для преобразования различных жирных кислот в каннабиноиды, которые не встречаются в природе. Можно проверить эти соединения на терапевтические свойства; если какие-либо из них покажут себя перспективными, они могут быть патентоспособны, потому что они не встречаются в природе. Этот аспект недавно созданных каннабиноидов может помочь вызвать интерес среди фармацевтических компаний, немногие из которых активно изучают лекарства на основе каннабиса.

“Фармацевтическая промышленность действительно будет поглощать эти молекулы”, — говорит Викрамадитья Ядав, инженер-химик из Университета Британской Колумбии в Ванкувере, Канада, который работает с InMed Pharmaceuticals в Ванкувере над производством каннабиноидов с использованием бактерий 4.

Растения не нужны

Но некоторые утверждают, что дрожжевая ферментация может быть не лучшим способом получения каннабиноидов. Например, базирующаяся в Торонто компания Trait Biosciences занимается генной инженерией каннабиса для производства водорастворимых каннабиноидов для производства напитков. Они также пытаются модифицировать свои растения так, чтобы каждая ткань, а не только смоляные железы, которые обычно выделяют каннабиноиды, могла производить новые соединения, полученные из каннабиса. “Все, что вы можете сделать в дрожжах, вы можете сделать на самом заводе с гораздо большей урожайностью и чистотой”, — говорит главный стратегический директор Trait Ронан Леви.

А в начале этого месяца биохимик Джим Боуи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе описал процесс превращения сахара в КБР без необходимости протекания реакций внутри клетки. Его команде удалось произвести предшественник неактивных форм ТГК и КБР в коммерчески жизнеспособных количествах, и исследователи намерены разработать этот подход с помощью стартапа под названием Invizyne Technologies.

“Клетки являются полезным средством для производства этого пути, но нам не нужны клетки”, — говорит Боуи. — Нам нужна эта чертова тропа.”