Per opzioni farmacologiche più convenienti e sostenibili di quelle che abbiamo oggi, i farmaci che assumiamo per trattare la pressione alta, il dolore o la perdita di memoria potrebbero un giorno provenire da batteri ingegnerizzati, coltivati ​​in una vasca come lo yogurt. E grazie a un nuovo strumento batterico sviluppato dagli scienziati dell'Università del Texas ad Austin, il processo di miglioramento della produzione di farmaci nelle cellule batteriche potrebbe arrivare prima di quanto pensassimo.

Per decenni, i ricercatori hanno cercato modi per rendere la produzione di farmaci più accessibile e sostenibile rispetto agli attuali processi dei produttori farmaceutici, molti dei quali dipendono dalle colture vegetali o dal petrolio. L'uso di batteri è stato suggerito come una buona alternativa organica, ma rilevare e ottimizzare la produzione di molecole terapeutiche è difficile e richiede molto tempo e richiede mesi di seguito. In un nuovo articolo uscito questa settimana su Biologia chimica della natura , il team dell'UT Austin introduce un sistema di biosensori, derivato dai batteri E. coli, che può essere adattato per rilevare tutti i tipi di composti terapeutici in modo accurato e in poche ore.

"Stiamo cercando di capire come dare ai batteri 'sensi', simili ai recettori olfattivi o ai recettori del gusto, e usarli per rilevare i vari composti che potrebbero produrre", ha affermato Andrew Ellington, professore di bioscienze molecolari e autore corrispondente sul carta.

Molti dei medicinali che assumiamo sono realizzati con ingredienti estratti dalle piante (si pensi, ad esempio, alla morfina, l'antidolorifico narcotico che deriva dai papaveri, o alla galantamina, un farmaco per la demenza che deriva dai narcisi). L'estrazione di farmaci da queste piante è complicata e dispendiosa in termini di risorse, poiché richiede acqua e superficie per far crescere i raccolti. Le catene di approvvigionamento sono facilmente interrotte. E i raccolti possono essere danneggiati da inondazioni, incendi e siccità. Anche derivare componenti terapeutici simili utilizzando la chimica sintetica comporta problemi, poiché il processo dipende dal petrolio e dai prodotti a base di petrolio legati a sprechi e spese.

Entra nei batteri umili, un'alternativa economica, efficiente e sostenibile. Il codice genetico dei batteri può essere facilmente manipolato per diventare fabbriche per la produzione di farmaci. In un processo chiamato biosintesi, i sistemi biologici dei batteri vengono sfruttati per produrre molecole specifiche come parte del processo cellulare naturale. E i batteri possono replicarsi ad alta velocità. Tutto ciò di cui hanno bisogno per fare il lavoro è lo zucchero.

Sfortunatamente, i produttori non hanno avuto modo di analizzare rapidamente diversi ceppi di batteri ingegnerizzati per identificare quelli in grado di produrre le quantità di un farmaco desiderato a volumi commerciali, fino ad ora. L'analisi accurata delle migliaia di ceppi ingegnerizzati sulla strada per un buon produttore può richiedere settimane o mesi con la tecnologia attuale, ma solo un giorno con i nuovi biosensori.

"Attualmente non ci sono biosensori per la maggior parte dei metaboliti vegetali", ha affermato Simon d'Oelsnitz, ricercatore presso il Dipartimento di bioscienze molecolari e primo autore dell'articolo. "Con questa tecnica dovrebbe essere possibile creare biosensori per un'ampia gamma di medicinali."

I biosensori sviluppati da d'Oelsnitz, Ellington e colleghi determinano in modo rapido e accurato la quantità di una data molecola prodotta da un ceppo di batteri. Il team ha sviluppato i biosensori per diversi tipi di farmaci comuni, come sedativi della tosse e vasodilatatori, usati per trattare gli spasmi muscolari. Le immagini molecolari dei biosensori scattate dai cristallografi a raggi X Wantae Kim e Yan Jessie Zhang mostrano esattamente come si aggrappano strettamente al loro farmaco partner. Quando il farmaco viene rilevato dal biosensore, si illumina. Inoltre, il team ha progettato i propri batteri per produrre un composto che si trova in diversi farmaci approvati dalla FDA e ha utilizzato i biosensori per analizzare l'output del prodotto, mostrando in sostanza come l'industria potrebbe adottare i biosensori per ottimizzare rapidamente la produzione chimica.

"Anche se questo non è il primo biosensore", ha affermato d'Oelsnitz, "questa tecnica consente di svilupparli in modo più rapido ed efficiente. A sua volta, ciò apre la porta a più farmaci prodotti utilizzando la biosintesi". + Esplora ulteriormente

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