Penuria di farmaci anticancro? La soluzione è nel lievito di birra
Sebbene sia inclusa nell’elenco dei farmaci essenziali stilato dall’Organizzazione mondiale della sanità, l’anticancro vinblastina è notoriamente difficile da ottenere dalla sua fonte naturale, una pianta chiamata Vinca rosea. Inoltre, finora è stato impossibile replicarla attraverso la chimica di sintesi per la successiva produzione in massa. Attraverso la biologia sintetica, un team di ricercatori internazionali è riuscito a ingegnerizzare il lievito, lo stesso utilizzato da secoli per produrre la birra e il pane, per aumentare la fornitura di questo importante farmaco anticancro. Uno studio che descrive il processo è stato pubblicato sulla rivista «Nature». «La piattaforma per il lievito che abbiamo sviluppato permetterà di produrre in modo ecologico e conveniente la vinblastina e le oltre 3 000 altre molecole appartenenti a questa famiglia di prodotti naturali», spiega il dott. Jay Keasling del Politecnico di Danimarca, autore senior dello studio, in un articolo pubblicato su «Newswise». L’ateneo danese è il coordinatore di MIAMi, un progetto dell’UE che ha finanziato la ricerca. «Oltre alla vinblastina, questa piattaforma permetterà di produrre terapie contro le dipendenze e antimalariche, nonché trattamenti contro molte altre malattie», continua il dott. Keasling. La vinblastina appartiene a un gruppo di composti botanici chiamati alcaloidi monoterpeni indolici (MIA, Monoterpenoid Indole Alkaloids) utilizzati per il trattamento di una serie di malattie dell’essere umano. Questa sostanza è impiegata per trattare diversi tipi di cancro, come i linfomi e i tumori ai testicoli, alle ovaie, al seno, alla vescica e al polmone. Il suo funzionamento si basa sull’inibizione della divisione cellulare, che previene la crescita del tumore. Sfortunatamente, i MIA possiedono strutture atomiche complesse che non è possibile replicare attraverso la chimica di sintesi. Per questo motivo, fino ad oggi le uniche alternative per produrre vinblastina sono state la coltivazione e il raccolto di ingenti quantità della pianta da cui è ricavata, per estrarne le molecole necessarie a fabbricare il farmaco: per produrre un singolo grammo di vinblastina servono 500 kg di foglie secche di Vinca rosea.
Una nuova strada per la produzione di vinblastina
Il team di ricerca si è prefisso di sviluppare un processo di produzione basato sui microbi per fabbricare vinblastina: questo farmaco chemioterapico molto diffuso, infatti, negli ultimi anni è spesso stato disponibile in quantità limitate. Tuttavia, produrre un MIA usando il lievito come organismo ospite si è rivelato una sfida notevole. «Il meccanismo biosintetico a 31 passaggi della vinblastina, chiarito completamente solo nel 2018, è straordinariamente complesso», osserva il dott. Jie Zhang del Politecnico di Danimarca, autore principale dello studio. «Questo studio presenta il meccanismo biosintetico ad oggi più lungo ricodificato in una fabbrica cellulare, che comprende 30 passaggi enzimatici per convertire due molecole naturalmente prodotte dal lievito in catarantina e vindolina, i precursori della vinblastina.» Sono state apportate in totale 56 modifiche genetiche per ottenere un ceppo in grado di produrre le due molecole in maniera costante e in quantità sufficiente. Dopo questo successo, raggiunto in parte grazie al sostegno di MIAMi (Refactoring monoterpenoid indole alkaloid production in microbial cell factories), i ricercatori intendono occuparsi della produzione di altri MIA anticancro, come la vincristina e l’irinotecano. Il dott. Zhang conclude: «Il percorso potrebbe anche essere ampliato per produrre MIA non presenti in natura, che a loro volta potrebbero avere proprietà farmacologiche migliori, come un’efficacia più alta, o causare meno effetti collaterali. È possibile che questo ci permetta di indagare lo spazio chimico, quasi infinito, con molte nuove attività biologiche.» Per maggiori informazioni, consultare: sito web del progetto MIAMi
Parole chiave
MIAMi, cancro, vinblastina, farmaco anticancro, lievito, molecola, alcaloidi monoterpeni indolici