【生物研究】用酵母菌釀嗎啡

■一群美國與加拿大的科學家利用基因改造的方法,證實利用酵母菌產生嗎啡的可能性。這不但是技術上的一大突破,同時也帶來了相當大的爭議。

_83065943_thinkstockphotos-177130340撰文|陳勁豪

嗎啡是一種強效止痛劑,具有讓人產生有如作夢般的鎮痛效果。因為這種止痛功能,科學家利用希臘神話中掌管睡眠及夢境的Morphine來為嗎啡(morphine)命名。但是這種強力止痛劑如果使用過多會使人成癮,因此嗎啡被政府列為第一級毒品。

對醫學界而言,嗎啡的止痛效果相當好,但是成癮性則是無可避免的副作用。生產嗎啡要從種罌粟開始,但是罌粟的種植受到管制,所以產量有限。為了能夠便宜且快速的製造出類似效果的止痛藥物,同時減少副作用,科學家一直在尋找製造這種藥物的方法。

加州Berkeley大學的生物工程學家John Duebere跟他的團隊將甜菜中萃取出的DNA片段植入酵母菌中。這些接受基因改造的酵母菌便可以讓葡萄糖經過一系列的化學反應而產生出嗎啡。

這套反應過程,其實在日常生活中一點也不罕見。整套反應基本上跟在家自己釀啤酒沒有什麼差別。兩種反應都是利用酵母菌對醣類的作用而產生出所需要的產物,只是一個是產生酒精,一個則是產生嗎啡。講的更誇張一點,任何人只要有釀造啤酒的裝置,然後有合適的酵母菌,就有可能自己在家複製這個結果。

對科學家來說,當他們研究結果的論文發表後,有經驗的生化學家就有可能把所有的過程串連起來,然後擴大規模來產生嗎啡。這個步驟說起來簡單,但是實際上可能要花上相當長的時間。不過科學家也知道,這個方法只是「困難」,而不是「不可能」。簡化的方法被發現應該只是時間上的問題而已。此外,透過適當的基因工程步驟,科學家甚至能研發出具有特殊針對性的止痛藥物。

儘管嗎啡作為止痛藥物有著不可否認的貢獻,但是如果這個新方法真的被改良而有辦法大量生產,毫無疑問,這將對各國政府查緝毒品的努力造成相當大的挑戰。因此,科學界已經對如何管制這個新方法有相當多的討論。他們所提出的一個方法是對這種基因改造過的酵母菌做上記號,讓這些酵母菌所產生的嗎啡分子會帶有特殊的分子浮水印,以便追查是哪些酵母菌所生產的。另一種方法則是改造這些酵母菌,讓這些酵母菌在產生嗎啡的時候,同時產生出一些帶有毒性的副產物。但是這些似乎不太實用,因為可以用基因工程方法修改這些酵母菌來達到這些功能的話,理論上應該也可以用類似的基因工程方法來去除這些功能。所以另一個可能的管制方法則是有效管理這些改造過的酵母菌,讓這些菌種不要流出實驗室外。

科學的發展往往帶來很多便利,同時也帶來新的挑戰。這個研究就是一個例子。

原始論文
An enzyme-coupled biosensor enables (S)-reticuline production in yeast from glucose
Nature Chemical Biology (2015)
doi:10.1038/nchembio.1816

參考資料
1. Science News 2015/05/18: Researchers closer to engineering yeast that make morphine, spurring worries
2. BBC News 2015/05/19: 'Home-brewed morphine' made possible

--
作者:陳勁豪 科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。2011年於美國紐約州立石溪大學(SUNY at Stony Brook)取得博士學位,研究主題為相對論性重離子碰撞(Relativistic Heavy Ion Collision)。長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯。

 

加入好友

2,435 人瀏覽過

發佈留言

發佈留言必須填寫的電子郵件地址不會公開。 必填欄位標示為 *

為了避免你是機器人,請在留言前回答以下問題: