O echipă de cercetători din Statele Unite a identificat o nouă metodă de producere antidoturilor opiaceelor utilizând un microorganism descoperit într-un flux de deşeuri asociat cu prelucrarea opiumlui din maci.
Supradozajul de la opiacee a explodat. Potrivit Centrului Naţional pentru Statistică Sănătăţii, în medie, 130 de americani mor în fiecare zi de la o supradoză de opiacee. Costul ridicat al antidoturilor, cum ar fi Narcan, împiedică mulţi dintre dependenţii de opiacee prescrise medical sau ilegale să aibă acces la antidoturi atunci când au nevoie cel mai mult.
Acum Cercetătorii la Centrul de Ştiinţe a Plantelor Donald Danforth, din Saint Louis, SUA au identificat o nouă metodă de producere a acestor compuşi folosind un microorganism descoperit într-un flux de deşeuri asociat procesării opiumlui din macii. Acest proces de chimie verde are potenţialul de a reduce foarte mult costul medicamentelor folosite ca antidot, precum şi la reducerea substanţelor chimice utilizate în prezent, care au generat cantităţi mari de deşeuri nocive.
”Enzimele produc reacţii chimice la o eficienţa care depăşeşte chimia sintetică, reducând astfel costurile şi impactul producţiei de medicamente asupra mediului. Lucrăm acum să optimizăm nivelurile de producţie ale enzimei la o scară suficientă pentru procesele industriale” a declarat Megan Augustin, autorul principal al studiului şi asistent de cercetare în cadrul Centrului Danforth, citat de sciencedaily.com.
Opiaceele care apar în mod natural, cum ar fi morfina şi tebaina, sunt produse în speciile de mac. Tebaina este folosită pentru realizarea tratementelor analgezice şi împotriva dependenţei de opiacee. Pentru realizarea acestora din urmă tebaina trebuie să treacă printr-o reacţie chimică denumită N-demetilare.
În mod curent N-demetilarea opiaceelor se realizează prin utilizarea unor reactivi nocivi care produc deşeuri dăunătoare. Utilizarea enzimelor în locul acestor substanţe chimice nocive poate astfel duce la mărirea producţiei mai puţin poluantă de antidoturi ale opiaceelor, deoarece microorganismele oferă o bogată sursă de enzime utile pentru metabolizarea compuşilor unici în mediul lor.
Cercetătorii au analizat un eşantion de flux de deşeuri rezultate în urma procesului de procesare a opiului pentru a identifica un organism capabil de a cataliza N-demetilarea opiaceelor.
Pentru a identifica un biocatalizator, o probă de nămol a fost supusă unui mediu care conţine tebaina ca singură sursă de carbon. Acest lucru a condus la descoperirea Thebainfresser, o Methylobacterium care metabolizează opiaceele prin îndepărtarea grupării N-metil.
N-demetilarea indusă după creşterea în acest mediu a condus la descoperirea genei subiacente MND (morfinan N-demethylase). Enzima MND s-a dovedit a fi una robustă şi versatilă reuşind să realizeze N-demetilarea la diferite temperaturi şi niveluri de pH.
În plus, MND a tolerat solvenţii organici selectaţi şi şi-a menţinut activitatea. Aceste proprietăţi o fac un candidat atractiv pentru dezvoltarea ulterioară a utilizării farmaceutice, mai afirmă autorii cercetării.
