Ученые создали томат, обогащенный L-DOPA (Леводопа) — препаратом от болезни Паркинсона L-ДОФА. Новый сорт томатов может стать доступным источником одного из основных лекарств в мире. Разработка генетически модифицированных томатов имеет большое значение для развивающихся стран, где доступ к фармацевтическим препаратам ограничен.
Это новое использование томатов в качестве природного источника леводопы также дает преимущества людям, которые страдают от неблагоприятных последствий химически синтезированного лекарства, включая тошноту и поведенческие осложнения.
Томат был выбран в качестве широко культивируемой культуры, которая может быть использована для масштабного производства и потенциально может предложить стандартизированный и контролируемый природный источник леводопы.
Команда ученых, возглавляемая Центром Джона Иннеса, модифицировала плод томата, введя ген, ответственный за синтез L-DOPA в свекле, где он функционирует в производстве пигментов беталаинов.
Леводопа вырабатывается из тирозина — аминокислоты, содержащейся во многих продуктах. Исследовательская группа ввела ген, кодирующий тирозиназу — фермент, который использует тирозин для построения молекул, таких как леводопа. Это повысило уровень L-DOPA конкретно в плодовой части растения.
Уровни, достигнутые в плодах томатов – 150 мг леводопы на килограмм томатов – были сопоставимы с теми, которые наблюдались в других растениях, накапливающих L-DOPA, но без некоторых известных недостатков, которые ранее препятствовали метаболическому производству препарата растениями.
Теперь цель исследователей состоит в том, чтобы создать производственную цепочку, где леводопа будет извлекаться из томатов и очищаться до фармацевтического продукта.
Профессор Кэти Мартин (Cathie Martin), автор исследования, объясняет: «Идея заключается в том, что вы можете выращивать томаты с относительно небольшой инфраструктурой. В качестве генетически модифицированных организмов вы могли бы выращивать их в защищенных зданиях или других контролируемых средах, что бы не было возможности выхода пыльцы через насекомых. Тогда вы могли бы масштабироваться при относительно низких затратах. Местная промышленность могла бы приготовить леводопу из томатов, потому что она растворима, и вы можете делать экстракцию. Тогда вы могли бы сделать очищенный продукт относительно низкотехнологичным, и его можно было бы распределить на месте».
Болезнь Паркинсона — растущая проблема в развивающихся странах, где многие люди не могут позволить себе ежедневную цену синтетической леводопы по средней цене в два доллара.
Леводопа является аминокислотным предшественником нейрохимического дофамина и используется для компенсации истощенного запаса дофамина у пациентов с болезнью Паркинсона.
Леводопа является золотым стандартом терапии болезни Паркинсона с момента ее создания в качестве препарата в 1967 году. Это одно из основных лекарственных средств, заявленных Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), и его рыночная стоимость исчисляется сотнями миллиардов долларов.
Наиболее распространенная форма препарата производится с помощью химического синтеза, но имеются и природные источники в виде всего лишь нескольких растений, содержащих действующее вещество главным образом в семенах.
Наиболее изученным в этом плане растением являются «бархатные бобы» или Мукуна жгучая, которая содержит в своих семенах до 10% леводопы. Но использование данного растения проблематично, так как оно покрыто крапивными волосками, которые содержат вещество, вызывающее раздражение и аллергические реакции у полевых рабочих, которые собирают урожай. Сами бобы вызывают повышенный уровень триптаминов, которые могут вызывать галлюцинации у пациентов с болезнью Паркинсона.
"Мы показали, что использование томатов в качестве источника леводопы возможно. Это еще одна демонстрация того, что томат — сильный вариант синтетической биологии. Кроме того, были обнаружены удивительные полезные эффекты, включая улучшение срока годности и повышение уровня аминокислот, которые мы можем исследовать», — отмечает один из исследователей, доктор Дарио Брейтель (Dario Breitel).
