Andrew Jones van Miami University en zijn team van studenten hebben mogelijk eerst een onderzoek ontwikkeld.

Door middel van metabole engineering, ze ontdekten een manier om op duurzame wijze een veelbelovend kandidaat-geneesmiddel te produceren om patiënten met therapieresistente depressie te helpen.

Hun bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Metabolic Engineering getiteld, "In vivo productie van psilocybine in E coli ."

Psilocybine bevindt zich nu in klinische onderzoeken, en medische professionals zien veelbelovende resultaten voor het gebruik ervan bij de behandeling van verslaving, depressie en posttraumatische stressstoornis bij mensen.

jones, assistent-professor in de chemische afdeling van Miami, papier, en biomedische technologie, geloofde dat hij een proces kon bedenken met behulp van genetisch gemanipuleerde bacteriën om het kandidaat-geneesmiddel te produceren.

De chemische stof, psilocybine, komt van nature voor in een specifieke paddenstoel, Psilocybe cubensis. Jones zei dat het massaal psilocybine produceerde van zijn natuurlijke paddenstoelgastheer, het zou veel onroerend goed en tijd vergen. Momenteel, alternatieve synthetische chemische productiemethoden worden gebruikt, maar zijn erg duur. jones, de hoofdonderzoeker van dit onderzoek, wilde een oplossing die de biologische integriteit handhaaft en de productiekosten verlaagt.

Een optimale organische gastheer vinden

Door middel van metabole engineering, die manieren vindt om het vermogen van een cel om een ​​interessante verbinding te produceren, te vergroten, zijn team van studenten ontwikkelde een reeks experimenten om optimale omstandigheden voor de productie van psilocybine te identificeren. Het onlangs gepubliceerde artikel beschrijft hun werk om de productie van psilocybine in de Escherichia coli-bacterie te optimaliseren. Het team gebruikt een bekende E coli stam die is ontworpen voor veilige laboratoriumproductie.

"We nemen het DNA van de paddenstoel dat codeert voor het vermogen om dit product te maken en stoppen het erin E coli , "zei hij. "Het is vergelijkbaar met de manier waarop je bier maakt, door een fermentatieproces. We nemen effectief de technologie die schaal en snelheid van productie mogelijk maakt en passen deze toe op onze psilocybineproductie E coli ."

Hun eindresultaat is een belangrijke stap in de richting van het aantonen van de haalbaarheid van het economisch produceren van dit medicijn uit een biologische bron.

"Wat opwindend is, is de snelheid waarmee we onze hoge productie konden bereiken. In de loop van dit onderzoek hebben we de productie verbeterd van slechts een paar milligram per liter tot meer dan een gram per liter, een bijna 500-voudige toename, ' zei Jones.

Hij geeft veel lof en lof aan zijn studenten die veel van de experimenten hebben ontworpen die tijdens de 18 maanden durende studie zijn uitgevoerd.

"Een groot deel van mijn werk is het opleiden van studenten om dit werk te doen. Het basisidee was van mij, maar veel van het experimentele ontwerp viel op de studenten. Vroegtijdig, Ik zou hen begeleiden in het experimentele ontwerpproces. Naar het einde, ze werden steeds onafhankelijker. Dat is het type student dat we willen als ze bijna afstuderen, ' zei Jones.

Leren laboratoriumexperimenten uit te voeren

Hoofdauteur Alexandra (Lexie) Adams, een junior major chemische technologie, werd in haar eerste jaar lid van het onderzoeksteam, net toen het Jones Lab begon. Geduldig en nauwkeurig, Jones werkte met de weliswaar nerveuze Adams aan de basis van laboratoriumonderzoek. Het betaalde zich uit.

Het eerste werk werd gedaan in de zomer van 2018 als Adams en een andere co-auteur van een student, Nicolaas Kaplan, nam deel aan Miami's Undergraduate Summer Scholars Program. Het programma biedt financiering aan studenten voor undergraduate onderzoek.

Beide studenten, werken aan afzonderlijke studies, leerde de ins en outs van het onderzoek, het verkrijgen van vertrouwen en het leren van lessen naarmate de zomer vorderde.

Kaplan, een junior major chemische technologie, bestudeerde de haalbaarheid van cyanobacteriën als een andere potentiële gastheer voor metabolische engineering. Zijn bevindingen lieten gemengde resultaten zien, en er werd besloten dat het laboratoriumteam zich zou concentreren op Adams' psilocybine in E coli projecteren.

Een doorbraak in onderzoek vieren

Adams herinnert zich wanneer ze de doorbraak in hun onderzoek zagen. Hun doel was om het DNA van de paddenstoel over te dragen en activiteit te zien in de E coli gastheer.

"Toen we het DNA hadden overgedragen, we zagen [een klein] piekje ontstaan ​​in onze gegevens. We wisten dat we iets groots hadden gedaan, " ze zei.

Andere leden van het team waren:afgestudeerde Zhangyue "Tom' Wei (Miami '19), afgestudeerde John "Jack' Brinton (BS Miami '17, MS Miami '19), junior Chantal Monnier, senior Alexis Enacopol, en medewerker Theresa Ramelot, instrumentatie specialist.

Zowel Adams als Kaplan blijven samenwerken met Jones. De studenten leiden projecten die voortbouwen op het recente succes van het psilocybinewerk. Elk van hen begint door te geven wat ze in het lab hebben geleerd door nieuwe niet-gegradueerde studenten te begeleiden die lid worden van het Jones Lab.

"Het is belangrijk voor [de nieuwe studenten] om het grote geheel te begrijpen, zodat ze de redenen voor de verschillende stappen van de experimenten zien, ' zei Kaplan.

Jones streeft naar de volgende fase van dit onderzoek door manieren te bestuderen om de E coli bacteriën een betere gastheer - de volgende stap om duurzame productie mogelijk te maken op het niveau dat de farmaceutische industrie vereist.