Opustí drogové mafie makové plantáže „zlatého trojúhelníku“ či „zlatého půlměsíce“ a nakoupí místo nich pivovary? Nelze to tak úplně vyloučit, protože produkce opiátů se už brzy může stěhovat z afghánských, íránských, myanmarských, laoských či thajských polí osetých opiovým mákem do kádí ve spilkách výroben pěnivého moku. Dokonce se zdá, že by si zájemci o drogy mohli svou denní dávku snadno „nakvasit“ doma s použitím velmi prostého vybavení. Produkce morfinu, heroinu a dalších silně návykových látek by se dostala mezi artikly DIY – „do it yourself“ čili „udělej si sám“.
Na tuto radikální změnu v produkci opiátů „zadělalo“ hned několik vědeckých týmů, které hledaly co nejjednodušší cestu k produkci tzv. benzylisochinolinových alkaloidů zkráceně označovaných jako BIA. Mezi BIA patří asi 2 500 chemických sloučenin. Nejznámější položkou představuje bezesporu morfin a jemu příbuzné opiáty využívané k tlumení silných bolestí. Mezi BIA však najdeme i antibiotika, léky proti rakovině a další užitečné látky.
Miliony uživatelůOdhaduje se, že na světě je zhruba 15 milionů uživatelů opiátů, z toho více zhruba 10 milionů užívá heroin. Drtivou většinu světové produkce opiátů na ilegálním trhu zajišťuje Afghánistán. V poslední době produkce opia – základní suroviny pro výrobu morfinu a heroinu - v zemích „zlatého půlměsíce“ a „zlatého trojúhelníku“ významně stoupá. |
Malými či většími úpravami těchto přírodních molekul by mělo jít získat řadu prospěšných látek. Chemici doufají, že by tak mohli posílit žádoucí účinky, např. tlumení bolesti, a potlačit nežádoucí vedlejší efekty. (Morfin a jemu příbuzné látky například narušují dýchání a jsou navíc silně návykové.) Ovšem donutit rostliny, aby místo tradičních opiátů produkovaly nové, pozměněné molekuly, je nesmírně obtížný a navíc nepříjemně zdlouhavý úkol.
Benzylisochinolinové alkaloidy mají poměrně komplikovaně stavěnou molekulu a tak je i jejich chemická syntéza složitá a drahá. Rostliny, jako je mák setý (Papaver somniferum), jsou v produkci tradičních BIA bez konkurence. Jsou relativně levné a výkonné. Mají však omezený sortiment.
Vědci se snaží proto přenést „výrobní linku“ měnící obyčejný cukr na BIA z rostlin do jiných organismů, například do kvasinek. V těch by mohli modifikovat syntetické procesy mnohem snáze než v rostlinách a šance na získávání nových léků by dramaticky stouply. K tomu je ale do začátku nutné vnést do dědičné informace kvasinek geny pro enzymy zajišťující patnáct samostatných chemických procesů. To je pro genové inženýry hodně velké sousto.
Jen pro srovnání: za husarský kousek považují odborníci „genovou výpůjčku“, při které se z byliny pelyňku ročního (Artemisia annua) stěhovaly do kvasinky geny zajišťující pět chemických procesů. Na jejich konci je kyselina artemisininová – základní surovina pro výrobu artemisininu, jenž je v současnosti nejúčinnějším lékem proti malárii.
Morfin z kvasinek do tří let
Tým pod vedením Johna Duebera z University of California v Berkeley nyní ohlásil v publikaci zveřejněné ve vědeckém časopise Nature Chemical Biology, že přenesl do kvasinek první půlku výroby BIA. Koncem dubna publikoval tým kanadských vědců pod vedením Vincenta Martina z montrealské Concordia University úspěšné přenesení druhé poloviny syntézy BIA z rostlin do kvasinek v časopise PLOS ONE. Nabízí se otázka, zda bude možné obě poloviny syntézy spojit v jeden proces probíhající v nitru kvasinkové buňky. Kladně na ni odpovídá disertační práce Guillaumea Beaudoina z University of Calgary. Zdá se, že vědci mají v ruce všechny dílky skládačky potřebné pro vytvoření kvasinky produkující opiáty.
Jak vyrobit morfin
Syntéza morfinu se obvykle dělí na dvě základní etapy. První využívá jako výchozí surovinu běžné cukry (glukóza) nebo aminokyseliny (tyrozin) a končí syntézou retikulinu. Retikulin představuje jakousi „křižovatku“, z které vedou cesty k syntéze nejrůznějších benzylisochinolinových alkaloidů. Jedna směřuje k morfinu a kodeinu. Další cesty končí produkcí antibiotik, protinádorových léků a pigmentů apod. Druhá etapa na cestě k opiátům vychází z retikulinu a pokračuje přes syntézu molekuly thebainu až k morfinu.
John Dueber z Berkeley vnesl do kvasinky pivní (Saccharomyces cerevisiae) geny, které zajistí produkci enzymů potřebných k proměně cukru glukózy na formu retikulinu označovanou jako S-retikulin. Dovedl tak syntézu BIA v kvasinkách na „retikulinovou“ křižovatku.
Tým Vicenta Martina z Concordia University zamířil z pomyslné „retikulinové“ křižovatky k morfinu, když vnesl do kvasinky pivní geny pro enzymy zvládající všechny reakce potřebné pro proměnu retikulinu ve formě R-retikulinu na morfin.
Otevřená není ani otázka kritického kroku na „retikulinové“ křižovatce – tedy proměny retikulinu z formy S na formu R. Tu popsal ve své disertaci Guillaume Beaudoin z University of Calgary.
|
„Nerad bych bagatelizoval, kolik práce ještě zbývá k dosažení tohoto cíle, ale nerad bych také svůj odhad přestřelil,“ říká John Dueber. „Domnívám se, že je to proveditelné během dvou až tří let.“ Sám Dueber ale přiznává, že výzkum na tomto poli postupuje tempem, jaké si ještě nedávno neuměl představit. A tak někteří odborníci očekávají první opiátové kvasinky už za několik měsíců.
I když se podaří „nacpat“ do kvasinky všechny geny potřebné k produkci BIA, stále ještě není jisté, jak efektivně bude takto pozměněná buňka měnit cukr na morfin a jiné jemu podobné látky. Pokud se ale někomu povede získat dostatečně výkonný kmen kvasinek, nebude produkce BIA včetně morfinu složitější než domácí vaření piva. A to není dvakrát příjemná představa.
„Myslím, že si nikdo nepřeje, aby na světě přibyly miliony dalších lidí závislých na opiátech,“ dodává Dueber. „Je načase se zamyslet nad opatřeními, která by regulovala tento směr výzkumu. Pokrok v tomto oboru je překvapivě rychlý a potřebujeme včas zabránit jeho případnému zneužití.“
Bezpečnostní opatření
Opatřeními, která by měla zabránit, aby se některé pivovary proměnily ve varny heroinu, se zabývá na stránkách vědeckého časopisu Nature trio odborníků vedené Kennethem Oyem z Massachusetts Institute of Technology. Navrhují hned několik pojistek proti zneužití nově se rodící technologie k ilegální produkci drog.
Účinně lze zakročit proti tomu, aby si někdo sám vyrobil „heroinovou“ kvasinku. Pro tyhle účely si producenti obvykle objednávají geny syntetizované ve specializovaných firmách. Tyto společnosti neplní slepě přání zákazníků, ale důkladně si ověřují, co si kdo objednává. Pokud by si například někdo objednával molekulární „součástky“ využitelné pro výrobu biologické zbraně vhodné k teroristickému útoku, nezaklepe mu na dveře pošťák s balíčkem, ale beranidlo zásahové jednotky. Strach z bioterorismu vycvičil firmy syntetizující geny k mimořádné obezřetnosti. Nově zařadí tyto firmy na seznam „zakázaných položek“ i geny nutné pro syntézu opiátů v kvasinkách.
Je třeba se pojistit i proti případné krádeži hotových opiátových kvasinek. Tady vidí Oye a jeho kolegové řešení v produkci takových kmenů kvasinek, které kromě opiátů produkují i znehodnocující sloučeniny. Pro pokoutní výrobce by to představovalo významnou překážku. Výsledný produkt by nemohli jednoduše použít jako drogu. Nelze však vyloučit, že by si producenti drog koupili zdatného a dostatečně bezskrupulózního genového inženýra, který by z ilegálně získané kvasinky nežádoucí geny pro toxiny zase odstranil.
Samozřejmě lze „uskřípnout“ i informační kanály. Pokud Dueber, Martin či někdo jiný získá kvasinku produkující levně a ve velkém např. morfin, mohou se vědecké časopisy zavázat, že nezveřejní kompletní údaje, a zkomplikují tak jednoduché okopírování postupu. Podle informací z Nature však nikdo zatím ani Martina ani Duebera o nic takového nežádal.
Přehnané obavy?
O autoroviJaroslav Petr pracuje jako vedoucí výzkumný pracovník ve Výzkumném ústavu živočišné výroby v Praze-Uhříněvsi, kde se zabývá reprodukční biologií a biotechnologiemi hospodářských zvířat. Přednáší externě na České zemědělské universitě v Praze a dalších institucích. Je také dlouholetým popularizátorem vědy. Píše například pro Lidové noviny, časopis Vesmír i server Osel.cz. |
Americká FBI zůstává navenek v klidu. Pouze ústy svého mluvčího Edwarda Youa oznámila, že „vidí příležitost zabývat se bezpečnostními otázkami.“ Bylo by ale vrcholně naivní se domnívat, že FBI a jí podobné organizace budou nečinně čekat, až mafiáni rozjedou produkci opiátů ve velkém nebo až bude bublat lahev s opiátovými kvasinkami ve sklepě každého paneláku. A ještě naivnější je představa, že budou o svých opatřeních informovat veřejnost.
Někteří vědci se už teď obávají, aby důsledná regulace nakonec nepřiškrtila výzkum. Možnosti, které se otevírají pro výrobu nových léků a dalších důležitých molekul prostřednictvím kvasinek syntetizujících BIA, jsou skutečně slibné.
Podle americké biochemičky Christiny Smolkeové ze Stanford University rozdmychává bezpečnostní analýza Oyeova týmu přehnané obavy. „Ve skutečnosti je dneska mnohem pravděpodobnější, že si někdo pořídí morfin jednoduše tak, že si vyvaří makovice,“ tvrdí Smolkeová. Vzhledem k tomu, jakým fofrem ale výzkum na poli produkce BIA kvasinkami postupuje, nemusí zůstat vývar z makovic nejjednodušší cestou k opiátům na dlouho.
