罌粟植物作為鴉片、鎮(zhèn)定劑瑪咖以及止痛藥物原料已經(jīng)有數(shù)千年，如今一研究小組將酵母與植物、細菌以及嚙齒動物的基因混合轉(zhuǎn)化成二甲基瑪咖，通過進一步調(diào)整，酵母還可轉(zhuǎn)化為氫可酮，氫可酮是一種廣泛使用的止痛藥。通過調(diào)整酵母途徑，藥物化學(xué)家可以合成更有效、成癮性更小的麻醉劑和止痛劑。但有些專家擔(dān)心非法制造商會用此來制造海洛因，對社會造成危害。

　　酵母工程生產(chǎn)二甲基瑪咖

　　合成生物學(xué)家曾利用酵母生產(chǎn)青蒿素（一種抗瘧化合物），這個過程只需要插入少量的植物基因即可。但用酵母生產(chǎn)二甲基瑪咖，研究人員需要誘導(dǎo)細胞表達21個基因，包括需要補充一組不同物種的基因，合成氫可酮時用了23個基因。斯坦福大學(xué)合成生物學(xué)家ChristinaSmolke引領(lǐng)了此項研究。查爾姆理工大學(xué)合成生物學(xué)家JensNielsen說，這是個重要的里程碑，揭示了生物合成增加了代謝途徑轉(zhuǎn)移至微生物的復(fù)雜性。

　　許多人預(yù)計這個研究需要數(shù)年時間才能完成。但事實證明，早在今年5月份Smolke教授及其同事就已經(jīng)完成了這個工作，說明這領(lǐng)域的發(fā)展速度非常快，麻省理工大學(xué)生物技術(shù)政策專家KennethOye表示。

　　Smolke教授說，最大的挑戰(zhàn)是提高每一步的效率，以免損失，例如，一種稱為SalSyn的植物酶在將R-reticuline轉(zhuǎn)化為salutaridine化合物時效率很低。最后，Smolke團隊發(fā)現(xiàn)酵母使酶反應(yīng)發(fā)生錯誤并導(dǎo)致糖合成錯誤，研究人員通過在酵母中插入植物基因來解決這個問題。

　　Smolke教授通過進一步調(diào)整，運用微生物來大幅度增加二甲基瑪咖的產(chǎn)量。制藥商對此十分感興趣，他們想利用此來制造藥品，但這不會那么容易。但Martin教授說他們曾經(jīng)通過酵母合成技術(shù)大幅度增加了青蒿素的產(chǎn)量，因此這是有可能的，唯一的問題就是速度的問題。最近Smolke教授成立了一個公司，名叫Antheia，旨在推動這個領(lǐng)域的發(fā)展速度。

　　今年4月份，加拿大蒙特利爾康考迪亞大學(xué)微生物學(xué)家VincentMartin及其同事說他們已經(jīng)制造出可合成瑪咖中間化合物R-reticuline的酵母。幾周后，加利福尼亞大學(xué)合成生物學(xué)家JohnDueber及其同事宣布了在酵母合成途徑的最初過程是由葡萄糖轉(zhuǎn)化為S-reticuline中間化合物。最終六月下旬，兩組研究報道了他們已經(jīng)確認化學(xué)轉(zhuǎn)化所需的酶為S-reticuline和R-reticuline。

　　專家擔(dān)憂非法制造商會利用此技術(shù)來生產(chǎn)海洛因

　　Smolke的此次研究于本周在線報道在Science上，開啟了酵母合成鴉片類藥物的激辯大門。通過調(diào)整酵母途徑，藥物化學(xué)家可以合成更有效、成癮性更小的麻醉劑和止痛劑。但有些專家擔(dān)心非法制藥商可能會利用這種酵母菌株釀造海洛因，就如啤酒愛好者在家釀造啤酒一樣，一個簡單的化學(xué)轉(zhuǎn)化就可以制造出毒品。這種擔(dān)憂也是該研究小組停止酵母菌株合成瑪咖轉(zhuǎn)化過程的原因，但藥品制造商同樣還可以用二甲基瑪咖來制造出新的化合物。

　　為了跟上這一酵母工程，Oye說政策專家應(yīng)該出臺新的規(guī)定來限制轉(zhuǎn)基因微生物的利用，以降低風(fēng)險。在酵母合成類鴉片劑的事件中，這樣的政策可禁止制造商利用菌株生產(chǎn)非法藥物，比如海洛因，同時還需要科學(xué)家在基因上做好控制，以防止實驗室微生物污染外界生活環(huán)境。

　　但不是所有人都對此擔(dān)心，德克薩斯大學(xué)合成生物學(xué)家AndrewEllington說這種擔(dān)憂有些夸大其實。他認為可笑的想法是通過酵母生產(chǎn)微乎其微的少量鴉片可小化從罌粟中制造非法毒品的問題。但Martin不同意，他表示在芝加哥不是每個人都可以獲得罌粟，但容易獲得酵母。