遺伝子組み換え酵母細胞を使用した医薬品用生物物質の生産が、国際研究チームによる基礎研究で新たな有望な結果を示しています。2022年、研究者らは、微生物セルファクトリーにこれまでで最も長い生物合成経路、すなわち"組立ライン"をプログラミングし、抗がん剤用の生物物質を生産するために設計したことで国際的な注目を集めました。2023年11月6日に『ネイチャー・ケミカルバイオロジー（Nature Chemical Biology）』に掲載された論文「酵母における自然及びハロゲン化植物モノテルペン・インドール・アルカロイドの生物合成（Biosynthesis of Natural and Halogenated Plant Monoterpene Indole Alkaloids in Yeast）」にて、研究者らは、精神障害治療において有望な結果を示す天然物質アルストニンの人工生産に関する結果を発表しています。この論文はオープンアクセスで公開されています。
「天然植物物質からの医薬品開発は広く利用されています。しかし、植物は人間の病気と戦うためにこれらの物質を生産しているわけではないため、効果的で安全なものにするために修正する必要がしばしばあります」と、DTU Biosustainの上級研究者であり、バイオテック会社Biomiaの共同創設者であるマイケル・クローグ・イェンセン博士（Michael Krogh Jensen, PhD）は述べています。
研究者らは、酵母プラットフォームが植物ベースの医薬品の発見と開発において重要な役割を果たすことを期待しています。
患者の副作用減少
新しい研究結果は、エンジニアリングされた酵母細胞が、研究者が2022年に結果を発表した物質ビンブラスチン以外のアルカロイド群の物質を作り出せることを証明しています。
研究者らは、2つの新しい天然植物物質、アルストニンとサーペンタインを生産するだけでなく、医薬品開発でよく使用される化学プロセスであるハロゲン化を通じて、これら2つの物質から19の新しい派生バリアントを作り出す方法をさらに開発しました。現在、ヒト試験でテストされる物質の最大40％はハロゲン化によって生産されています。
「私たちは、酵母細胞が酵素を使用し、ハロゲン化で行われるのと同じ化学プロセスを行う方法を見つけました。植物は一般的にハロゲン化を自然に行うことができません。したがって、私たちの多用途バイオテクノロジープラットフォームは、植物ベースのアルカロイドを最適化し開発するための可能な方法です。これらは、既存の薬を使用する際に不眠、体重増加、免疫力の低下など多くの副作用がある精神病、例えば統合失調症に対する医薬品を作るために使用されるかもしれません」とイェンセン博士は述べています。
研究者らは、天然植物物質の生物合成を生成できる植物からの大量の遺伝子を酵母ベースの細胞ファクトリーに挿入しました。さらに、これらの天然物質をハロゲン化するためにバクテリアからの酵素を挿入し、酵母での生産をテストしました。セルペンタインとアルストニンへの変換に続いて、物質は精製されました。」
その後、研究者らは、原子の構成を見るNMR分析（核磁気共鳴分光法）を使用して、その構造をテストし、サルの細胞株でその生物活性を調べました。
ヒト試験でテスト済み
研究者らは、関連する化学の製造に関する特許出願を行い、2022年の自然誌の論文およびこの新しい研究で提示された化学の一部に関する創薬のために、特許ポートフォリオを持つライセンスを持つ会社Biomiaを設立しました。2023年9月にBiomiaは300万ドルを調達しました。
新しい酵母ベースの生産と、ハロゲン化された植物インスピレーションの天然物質と19のバリアントに関する研究は、まだ初期段階にあります。ここで研究者らは、精神障害の治療に使用する最良の候補を見つけることに取り組んでいます。次に、候補は臨床研究でテストするために準備されなければなりません。最善の場合、イェンセン博士はアルストニンから派生した物質を2026年に臨床試験に送ることができると期待しています。
臨床研究が統合失調症や他の精神障害に対して有望な結果を示しても、研究が薬局で購入できる新薬につながるまでには少なくとも10年はかかるでしょう。
