Onderzoekers hebben de volledige biochemische route voor de productie van cocaïne door cocaplanten gereproduceerd in een andere plant. Dat kan helpen de drug te produceren voor wetenschappelijk onderzoek.
De complexe biochemie waarmee cocaplanten cocaïne produceren is uitgezocht en gereproduceerd in een familielid van de tabaksplant. Het overhevelen van het proces door andere planten of micro-organismen te modificeren, zou kunnen leiden tot een manier om cocaïne of chemisch vergelijkbare verbindingen met unieke eigenschappen te produceren.
Biochemici proberen al meer dan een eeuw in kaart te brengen hoe de cocaplant cocaïne maakt. Dat willen ze weten vanwege de unieke structuur van het molecuul en vanwege het gebruik in de geneeskunde, bijvoorbeeld als verdovingsmiddel. Een groot deel van dit proces was al uitgezocht, maar er ontbrak nog een schakel tussen cocaïne en een chemische voorganger genaamd MPOA.
Kunnen fagen helpen in de strijd tegen antibioticaresistentie?
Faagtherapie kan de toegenomen antibioticaresistentie het hoofd bieden. Deze kleine virussen kunnen specifieke bacteriën doden.
Ontbrekende enzymen
Nu hebben plantkundige Sheng-Xiong Huang van het Kunming Institute of Botany in China en zijn collega’s ontdekt hoe deze laatste kloof kan worden overbrugd. Tijdens het proces voegden ze twee voorheen ontbrekende enzymen toe, bekend als EnCYP81AN15 en EnMT4.
Huang en zijn team pasten vervolgens een nauwe verwant van de tabaksplant, Nicotiana benthamiana, genetisch aan om met hulp van deze twee enzymen cocaïne te produceren. Ze ontdekten dat deze plant ongeveer 400 nanogram cocaïne per milligram gedroogd blad produceerde. Dat is pakweg een 25e van het gehalte in een cocaplant.
‘Momenteel is de beschikbare productie van cocaïne niet voldoende om op grote schaal aan de vraag te voldoen’, zegt Huang. De nieuwe biosynthetische route zou ook kunnen worden vertaald naar andere organismen met een grote biomassa en snelle groei, zoals de bacterie Escherichia coli of de schimmel Saccharomyces cerevisiae (bakkersgist), zegt hij.
Illegale productie
Het aantonen van de productie van cocaïne in tabak is belangrijk bewijs dat het concept werkt, zegt plantenbioloog Benjamin Lichman van de Universiteit van York in het Verenigd Koninkrijk. De overdracht van dit mechanisme naar andere micro-organismen zou gevolgen kunnen hebben voor de levering van cocaïne voor onderzoeksdoeleinden. ‘Hiermee kunnen farmaceutische bedrijven het in principe via fermentatie produceren. Dan kunnen ze afstappen van plantaardige productie. Dat zal enorme gevolgen hebben voor de toeleveringsketen, en mogelijk zelfs voor de illegale productie.’
Toch biedt het gebruik van andere planten om cocaïne te produceren voorlopig geen voordeel voor illegale producenten, zegt Lichman. Het kweken en oogsten van coca, en het zuiveren van cocaïne uit natuurlijk plantenweefsel, is volgens hem veel beter schaalbaar en goedkoper dan het produceren in een andere plant. Maar het in kaart brengen van de biosynthetische route zou wel kunnen leiden tot de productie van chemisch vergelijkbare verbindingen die unieke medicinale eigenschappen hebben, stelt Lichman.
