In vergelijking met pokken of tyfus, malaria blijkt een van de moeilijkste menselijke ziekten om uit te roeien - en blijft dus een reëel en constant gevaar voor bijna de helft van de wereldbevolking. Twintig jaar geleden, jaarlijks stierven gemiddeld twee miljoen mensen aan malaria, volgens de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO). Ondanks de vele vorderingen in de behandeling, Alleen al in 2015 werden 212 miljoen gevallen gemeld en naar schatting 429, 000 mensen stierven aan de ziekte.

De eerste keus behandeling voor malaria is artemisinine - dat in de Chinese geneeskunde wordt gebruikt om koorts en ontstekingen en malaria te behandelen. vóór 2001, gezondheidsfunctionarissen over de hele wereld dienden het medicijn als een enkele verbinding toe, maar hierdoor konden malariaparasieten resistent worden tegen geneesmiddelen. Wetenschappers en medische professionals vonden, echter, dat artemisinine kan werken in combinatie met twee andere behandelingen, mefloquine en chloorproguanil, om verschillende aspecten van de parasiet aan te vallen en uiteindelijk uit te schakelen. Volgens de WHO, het aantal kuren met op artemisinine gebaseerde combinatietherapieën dat bij fabrikanten werd gekocht, steeg wereldwijd van 187 miljoen in 2010 tot 311 miljoen in 2015.

Maar er blijft een groot probleem:de aanvoer van artemisinine is niet stabiel of voldoende, en als een resultaat, behandeling blijft duur.

Voer menselijke vindingrijkheid en innovatie in!

Nieuw onderzoek gepubliceerd in Grenzen in bio-engineering en biotechnologie , "Stabiele productie van het antimalariamiddel artemisinine in het mos" Physcomitrella patens ", toont aan dat artemisinine snel kan worden geproduceerd door genetisch gemanipuleerd mos op industriële schaal.

Artemisinine is over het algemeen afgeleid van de plant Artemisia annua , een zomerjarige met een kort groeiseizoen en bij tuinders bekend als zoete alsem. Door de complexe structuur, het medicijn is moeilijk en economisch niet haalbaar om chemisch te synthetiseren. Andere onderzoekers hebben geprobeerd artemisinine te bio-engineeren met behulp van Nicotiana-tabak (gekweekte tabaksplanten) of gist, maar deze benaderingen vereisten ofwel veel meer engineering dan de huidige analyse of leverden een semi-puur product op.

De onderzoekers introduceerden vijf genen die verantwoordelijk zijn voor de biosynthese van de voorloper van artemisinine, dihydroartemisinezuur, in het mos Physcomitrella patens met behulp van meerdere DNA-fragmenten. De uiteindelijke omzetting van dit zuur in artemisinine vindt plaats door foto-oxidatie in de moscel.

Omdat mos, als een niet-vasculaire plant, heeft zo'n eenvoudige structuur dat het een ideale setting biedt voor genetisch gemanipuleerde medicijnen. Het genetisch gemanipuleerde mos werd gekweekt in zowel vloeibare als vaste media onder 24-uurs LED-licht.

Na slechts drie dagen kweken, de onderzoekers hadden een substantieel uitgangsproduct:0,21 mg/g drooggewicht artemisinine. Op dag 12, ze hadden de hoogste accumulatie van het medicijn.

"Dit mos produceert als een fabriek, " zei Henrik Toft Simonsen, een van de auteurs van de krant. "Het produceert artemisinine efficiënt zonder de voorloper-engineering of daaropvolgende chemische synthese die gist en tabak nodig hebben. Dit is waar we op hopen in de wetenschap:een eenvoudige, elegante oplossing."

Dit onderzoek verlegt ook de grenzen van synthetische biotechnologie door een genetisch robuust plantaardig platform aan te bieden, die kan worden opgeschaald voor industriële productie van andere complexe, hoge waarde, plantaardige verbindingen. Omdat P. patens gebruikt licht als energiebron, op lange termijn, kosteneffectiever dan benaderingen zoals gist, die moet worden gevoed met een of andere vorm van suiker.

Door artemisinine te produceren uit mos in eenvoudige vloeibare bioreactoren is productie op industriële schaal eenvoudig en kosteneffectief mogelijk. De volgende stappen zijn om het proces verder te optimaliseren, met name het verminderen van onnodige producten en het zo efficiënt mogelijk laten verlopen van het stofwisselingsproces. Ook, hoewel het misschien buitengewoon lijkt om een ​​medicijn in drie tot twaalf dagen te ontwikkelen, in vergelijking kunnen micro-organismen in enkele uren worden gekweekt, zei Simonsen. Planten hebben simpelweg meer tijd nodig om te kweken dan micro-organismen. Toch, deze aanpak heeft ingebouwde besparingen:mos hoeft niet elke keer opnieuw te worden ontworpen; voorraadcellen kunnen worden hergebruikt.

"Het wordt een geweldige dag als wetenschappers malaria wereldwijd kunnen uitroeien, " zei Simonsen. "Dit is een ziekte die 200 tot 300 miljoen mensen per jaar treft. Vooral voor kinderen is het dodelijk."