Границы природы стерты: биологи создали живой организм с функциями сразу трех царств жизни

Биологи из Калифорнийского университета в Дэвисе превратили лабораторный табак в многофункциональную биофабрику, способную одновременно производить пять различных психоактивных соединений. Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, описывает метод внедрения генов грибов, амазонских кустарников и пустынных жаб в геном растения Nicotiana benthamiana.

Зачем скрещивать табак, жабу и грибы

Интерес ученых к психоактивным веществам, таким как ДМТ, псилоцибин и 5-MeO-DMT, продиктован их способностью влиять на нейропластичность — способность мозга формировать новые связи. Однако получение этих молекул в чистом виде сопряжено с трудностями: добыча из природного сырья (например, яда сонорских жаб) угрожает экосистемам, а классический химический синтез в лаборатории обходится дорого и оставляет токсичные отходы.

Генетики расшифровали механизмы синтеза этих веществ в разных царствах живой природы и объединили их. За основу взяли аминокислоту триптофан, которая содержится в табаке и служит фундаментом для построения психоделиков. Чтобы наладить производство "жабьего" токсина 5-MeO-DMT, ученым пришлось провести точечную мутацию фермента, что увеличило его эффективность в 40 раз. В итоге одно растение смогло синтезировать коктейль из пяти молекул, имитируя биохимию сразу нескольких видов.

"Создание растительных систем для синтеза сложных молекул — это стандартный путь современной фармакологии. Однако важно понимать, что такие исследования преследуют цель получить чистые субстанции для клинических испытаний, а не создать новый сорт для домашнего выращивания. Любые манипуляции с нейропластичностью требуют точных дозировок, которые невозможно проконтролировать вне лаборатории", — отметил специалист по депрессии и тревожным расстройствам Мария Литвинова.

Медицинский потенциал и риски

Основная цель эксперимента — создание программируемой платформы для производства лекарственных кандидатов. Добавляя бактериальные ферменты, ученые заставили растение вырабатывать модифицированные аналоги природных веществ с атомами хлора и брома. Такие изменения могут сделать молекулы более стабильными или менее токсичными при изучении их влияния на мозг.

Ограничения метода

Несмотря на успех, исследователи столкнулись с проблемой конкуренции внутри клетки. Когда растение активирует все пять путей синтеза одновременно, ферменты начинают бороться за исходный ресурс — триптофан. Это приводит к снижению общей концентрации веществ. О промышленном производстве речи пока не идет, так как технология требует жесткого контроля за ростом генетически модифицированных организмов.

"К использованию синтезированных таким образом веществ в медицине дорога долгая. Прежде чем говорить об эффективности, нужно доказать отсутствие побочных примесей, которые могут появиться при 'растительной' сборке. Безопасность лекарственной терапии — это прежде всего чистота препарата и предсказуемость его действия на серотониновые рецепторы", — объяснил клинический фармаколог Алексей Рябцев.

Данные исследования представляют ценность исключительно для фундаментальной науки и поиска новых методов лечения резистентных форм психических расстройств. Самостоятельное использование любых психоактивных веществ смертельно опасно и преследуется по закону.

Важно: Информация носит ознакомительный характер и не заменяет консультацию врача. Не начинайте, не отменяйте и не меняйте лечение без специалиста.