基因改造番茄提供新藥物?帕金森氏症治療新資源

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約翰·英納斯中心 (the John Innes Centre)研究將基因改造農產物作為藥物提供的一項新資源,將甜菜根中能夠製造 L-DOPA 並且負責製造甜菜色素 (betalains) 的基因植入蕃茄中,

L-DOPA 是 tyrosine 經過酵素作用後的產物,也是多巴胺的前驅物,藉由基因工程改造可以讓植物的果實等部分含有、製造出較多於其他部分的 L-DOPA。透過這項實驗可以在每公斤的蕃茄中得到約 150mg L-DOPA,並少了其他富含 L-DOPA 食物的缺點,不會造成進一步藥物萃取生產的困難。這項研究工作的目標是為了未來能夠以種植作物番茄做為 L-DOPA 相關藥物生產的原料,並能充足供應相關生產資源。

研究主導人之一的 Professor Cathie Martin 表示,這項研究的結果讓人們可以使用小規模種植技術,來培育具有藥物萃取潛力的基因改良食品。帕金森氏症肆虐在現代社會中,許多患者無法負擔平均一天兩美金的 L-DOPA 藥物,自 1967 年開始 L-DOPA 藥物 Levodopa 作為補充病患體內缺乏之神經傳導物質所用,已經是公認的標準療程,不僅被世界衛生組織 (World Health Organisation) 認證為世紀重要藥物之一,也佔了各國藥物耗費一定比例。大多數 L-DOPA 來自化學合成,自生物中萃取的量有限,只有少量的作物中有一定含量的 L-DOPA,目前多來自黎豆 (Mucuna pruriens) 種子。

刺毛黎豆是印度常見的貧瘠地植物,其種子富含約 7~10% L-DOPA,在印度傳統醫學中被記載被應用在腦部相關疾病中,但由於黎豆表面天生的刺毛容易引起過皮膚的刺激與過敏對於種植與大量採收相當不利,再者黎豆本身也會引發 tryptamines 含量提高造成帕金森氏症患者的幻覺,讓此項來源需要進一步調整與考量。

而 Cathie Martin 教授與其團隊所完成的計畫不僅證明基因改良番茄可以做為 L-DOPA 的自然萃取來源之一,藉由表現在甜菜根中發現的 BvCYP76AD6 基因並同時表達轉錄因子 MYB12 就能加倍蕃茄中的 L-DOPA 產量。而蕃茄中 L-DOPA 的含量增加與累積更能進一步改變其代謝產物、增長可食用生鮮期 (shelf-life),並讓番茄更不易受到灰黴真菌 Botrytis cinerea 的感染。

這項研究讓基因改良作物進一步向藥物研發與萃取的方向統合,相信能夠促進更多合成生物學相關的研究,並且進一步改善藥物耗費高昂的現況,為慢性腦部疾病提供更好的醫療環境,

延伸閱讀:帕金森氏症應該被分為兩種疾病?腦部病變不一定是源頭!

參考資料:

  1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1096717620301816?via%3Dihub
  2. https://www.jic.ac.uk/press-release/tomatoes-offer-affordable-source-of-parkinsons-disease-drug/
  3. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3942911/

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