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英國科學家開發轉基因西紅柿,可提供治療帕金森癥的藥物

2020-12-15 14:19
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對于減肥或者健身的人群來說,無論你對自己的食譜的設計多么苛刻,西紅柿肯定是你的不二之選。

西紅柿作為一種健康食品,富含維生素A、維生素C、以及胡蘿卜素和鈣、鐵、鋅、等多種元素,對降低膽固醇的含量,預防高血脂癥非常有益處。

但是你能想象西紅柿有朝一日會被用來治療帕金森癥嗎?

近日,由英國諾維奇研究園代謝生物學和生物化學系教授Cathie Martin與其合作者,開發了一種轉基因西紅柿,可提供治療帕金森癥的藥物。

相關工作以 “Metabolic engineering of tomato fruit enriched in L-DOPA” 為題發表在 Metabolic engineering  雜志上。

(來源:Metabolic engineering)

帕金森病治療的困境

據不完全統計,截至 2015 年,全球約有 620 萬人患有帕金森病,并造成 11.7 萬人死亡。其中 60 歲以上的老人是該病的高發群體,因此帕金森病也被稱作 “老年人殺手”。

但不幸的是,帕金森病目前無法治愈,大家熟悉的拳王阿里,曾經叱咤拳壇,無奈罹患此病,也只能肢體僵硬,手腳震顫地度過晚年,讓人不勝唏噓。

而在當前的醫學治療中,通常以改善癥狀為主要治療方式,在病情初始階段使用左旋多巴(L-DOPA),配合使用多巴胺激動劑進行治療。

L-DOPA 也被稱為 Levodopa 或 L-3,4 - 二羥基苯丙氨酸,是一種非標準氨基酸。自 1967 年作為一種藥物問世以來,一直是治療帕金森病的黃金標準藥物。它也是世界衛生組織(WHO)宣布的基本藥品之一,其市場價值高達數千億美元。

然而帕金森病在發展中國家是一個日益嚴重的問題,許多人并負擔不起每天 2 美元的合成 L-DOPA 價格。尤其是那些失去勞動能力的老年人。

顯然,Cathie Martin 等人的研究成果對于這些處于困境的患者來說無疑是一棵救命稻草。

研究人員表示,我們可以用相對較少的基礎設施來種植這種西紅柿,并以相對較低的成本將其擴植。這樣一來,這種轉基因西紅柿將使這種昂貴的藥品在發展中國家能夠負擔得起。

通常來說,藥物的合成方式有化學合成,也有天然來源。Cathie Martin 團隊選擇采用能夠產生 L-DOPA 的西紅柿來源,還有望消除化學合成 L-DOPA 所產生的惡心、嘔吐等不良影響。

可能大家會問,在天然來源中只有少數植物可進行基因合成操作。為什么在這些有限的植物中,偏偏選中了西紅柿?

為什么是西紅柿?

在有限可以積累 L-DOPA 的植物來源中,研究最多的不是西紅柿而是刺毛黧豆(Mucuna pruriens),其種子中含有高達 10% 的 L-DOPA。

可這種來源植物遠非理想選擇,刺毛黧豆覆蓋黧豆毛刺,會在收獲農作物的田間工作者中引起刺激和過敏反應,而豆類本身還含有高水平的色胺(Tryptamine),可能導致帕金森病患者產生幻覺。

為了探索增加積累 L-DOPA 植物品種的可能性,科研人員引入了甜菜素 (betalains) 生物合成途徑中將酪氨酸 (tyrosine) 轉化為 L-DOPA 的酶,從而產生了富含 L-DOPA 的西紅柿果實。

圖 | 對西紅柿果實中L-DOPA水平進行分析

研究表明,可從約 1 千克該改良版西紅柿中生產 150 毫克 L-DOPA。同時,研究人員對比發現,增加西紅柿中 L-DOPA 水平還可以延長保質期。這與其基因表達改變后增強抗氧化能力、減少細胞壁降解、收獲后硬度提高以及疾病易感性降低有關。

論文作者之一 Dario Breitel 博士表示:“我們已經證明可以使用轉基因西紅柿作為 L-DOPA 的來源。這進一步證明了西紅柿是合成生物學的最優選擇之一!

圖片標題


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