Tobaksplanter kan producere medicin

Vi Kan man programmere planter til at dyrke biomolekyler? Er landbrug fremtiden for vacciner? Det er titlen på en artikel i EU's forskningsmagasin Horizon, som techst har bearbejdet for der er interessant nyt om en mulig coronavaccine baseret på tobaksplanter.

I den sydlige udkant af byen Owensboro i Kentucky, USA, er der en firkantet, mærkelig bygning. Indeni vokser der række efter række af små planter under kunstigt lys. Det er en ny generation af bioteknologi: en molekylær gård. Andre popper op over hele USA og andre steder – og de opdrætter vacciner. Det betyder, at hvis vi finder en coronavirus-vaccine, der fungerer, kan deres produkter bruges af husholdninger over hele verden.

Den grundlæggende idé ved molekylært landbrug er at modificere planter genetisk, så deres celler sammen med deres sædvanlige biokemikalier producerer biomolekyler, der er nyttige for os. Det er ikke en ny idé.

Forskningsfeltet blev indledt i 1989, da forskere modificerede tobaksplanter, så de kunne producerede et antistofprotein. Masser af hype fulgte i det følgende årti. En af de tidlige ideer var, at man på den måde kunne producere spiselige lægemidler – for eksempel bananer, der producerede vacciner i deres celler. Molekylært landbrug virkede som en revolutionær idé, der var i stand til let og billigt at skaffe medicin til milliarder af mennesker.

Professor Julian Ma

En af grundene til, at det ikke tog fart, siger professor Julian Ma ved St George’s, University of London, UK, er, at det kan være svært at kontrollere doseringen med spiselige vacciner: – Hvordan stopper du nogen, der spiser 20 bananer, fordi de synes det er godt for dem? Der var et øjeblik, hvor alle blev seriøst begejstrede. Og så indså – åh nej, det bliver faktisk ikke så ligetil.

Levende organismer har ’biomaskiner’, der bruger en nukleinsyrekode som en instruktionsmanual til opbygning af proteiner. Molekylært landbrug snupper dette maskineri og får det til at bruge syntetiske instruktioner til at producere nye proteiner. Men bakterier og celler fra visse pattedyr, såsom CHO-cellen (Chinese hamster ovary cell), kan også gøre dette. Faktisk er CHO-celler den mest almindelige måde at dyrke proteiner på. Dyrkede proteiner bruges oftest som medicin til behandling af tilstande som diabetes og problemer med blodpropper. Disse dyrkningsmetoder er dog dyrere og mere tidskrævende end molekylært landbrug, men de involverede processer er veletablerede og validerede som sikre – molekylært landbrug er endnu ikke kommet der til. Men der sker noget på området.

Planter

For et par år siden gennemførte professor Ma et studie og et proof of concept, der viste, at et antistof kunne produceres i planter og isoleres fra dem ved hjælp af enkle separationsteknikker, og at de producerede proteiner kunne være lige så rene og dermed sikre til medicinsk brug.

En anden væsentlig faktor er fremkomsten af en genetisk modifikationsteknologi kaldet transient expression – midlertidig eller forbigående udtryk. Det er en teknik, der involverer, at celler midlertidigt producere noget bestemt DNA. Det er en meget let metode at anvende på planter. Man dypper dem i en særlig opløsning og lader dem derefter blot vokse. Det betyder, at planteforskere i nogle tilfælde kan genmodificere en plante og bare to uger efter har planten produceret nye proteiner.

Molekylære landbrugsfaciliteter bliver mere almindelige. Gården i Owensboro tilhører Kentucky BioProcessing, et veletableret firma, der hjalp med at producere ZMapp-antistoffer, som blev brugt i behandlingen mod Ebola under udbruddet i 2015. Et andet stort anlæg bygges i Quebec, Canada. Og Brasilien har også meddelt, at de agter at bygge en, siger professor Ma. – Jeg ser det som lidt af et gennembrud. Det er den første på den sydlige halvkugle.

Dr. Diego Orzáez

Det er i denne sammenhæng, at Dr. Diego Orzáez ved Institut for Plante Molekylær og Cellulær Biologi i Valencia, Spanien, kører Newcotiana-projektet. Dr Orzáez siger, at selvom der findes mange store gårde, har ingen endnu haft fokus på at optimere udbyttet fra de planter de bruger. Det vil Dr Orzáez og hans team derfor gøre.

De arbejder med to nært beslægtede planter. Den første er Nicotiana benthamiana, en skrøbelig, dværgfætter af tobaksplanten, som er den art, der dyrkes i de fleste kommercielle molekylære gårde, fordi det er så let genetisk at modificere dem. Den anden er Nicotiana tabacum, den større, hårdføre plante, der dyrkes kommercielt til tobak. Planen er at optimere begge planter.

Tobak

Der er en særlig grund til, at Dr. Orzáez vil arbejde med Nicotiana tabacum. Han siger, at der er områder i hele Europa, der traditionelt har dyrket tobak til cigaretter, men som nu møder modstand mod at dyrke tobak. Et af områderne er for eksempel det relativt våde område i La Vera, i Extremadura-regionen i Spanien. Her er man ivrige efter at skifte til dyrkning af tobaksplanter, der kan bruges til at producere medicin frem for tobak – ifølge Dr. Orzáez.

Ganske vist er der en streg i regningen. For planter, der er genetisk modificerede, kan ikke lovligt dyrkes udendørs i EU på grund af reglerne for genetisk modificerede organismer. Imidlertid siger Dr. Orzáez, at han håber at overbevise myndighederne om, at reglerne bør ændres. Primært fordi planterne i hans projekt, selvom de officielt er klassificeret som GMO’er, er produceret ved genredigering, og de derfor ikke indeholder gener fra andre organismer, som de fleste GMO’er gør.

Indtil videre er Dr. Orzáez meget opmuntret over resultaterne fra sit projekt. Han har nemlig produceret en sort af Nicotiana tabacum, der ikke blomstrer, hvilket betyder, at den ikke kan sprede frø eller pollen, og derfor bør være mere sikker at dyrke udendørs. Han har desuden fremdyrket en anden sort, der producerer en antiinflammatorisk forbindelse. Det næste trin er at kombinere disse to sorter i en enkelt plantelinje.

I alle Dr Orzáez’s planteforsøg bliver proteinerne produceret i planternes blade. Men der er gode grunde til at det ville være smart, hvis proteinerne kunne produceres i andre dele af planten.

– Hvis du for eksempel vil oplagre (en vaccine), vil frø være strålende, sagde professor Ma. – De er naturlige proteinopbevaringsorganer, og de er utroligt stabile. Du kunne producere en lade fuld af frø og de vil kunne holde næsten for evigt.

Professor Ma koordinerer et projekt kaldet Pharma-Factory, der udvikler nye landbrugsteknikker, så proteiner ikke kun kan udtrykkes i blade, men også frø, rødder og alger. Projektet inkluderer fem små firmaer, og planen er at udvikle flere forskellige proteiner til det punkt, hvor de kan markedsføres, herunder et HIV-neutraliserende antistof.

Coronavirus

Så hvad med coronavirus? Flere store molekylære landbrugsselskaber arbejder allerede på vacciner. For eksempel har Medicago, med hovedkontor i Quebec, formået at få planter til at producere proteiner, der kan samles i en viruslignende partikel, som i det væsentlige er proteinskallen af SARS-CoV-2-virusen uden noget inde i den. Virksomheden siger, at resultater fra forsøg med mus satte gang i produktionen af antistoffer, og det forventer at starte fase i kliniske forsøg på mennesker denne sommer.

Hvad angår Newcotiana-teamet, så har de allerede offentliggjort deres genomsekvens for Nicotiana benthamiana, før de var klar til at udgive den formelt i et akademisk tidsskrift.

– Masser af virksomheder og akademikere vil drage fordel af at vide så meget som muligt om selve planterne gennem dette genom,’ sagde Dr. Orzáez.

Dr Orzáez siger også, at hans team har ændret fokus og nu arbejder med coronavirus. De har således modificeret nogle af deres planter, så de producerer spike-proteinet fra SARS-CoV-2-virus. Dette pigprotein er vigtig i de tests, der bestemmer, om en person har udviklet Covid-19-antistoffer. I planter kan det produceres hurtigt og nemt på steder, hvor tilstedeværelsen af proteinet er lav. Holdet er stadig nødt til at sikre sig, at de proteiner, de producerer, er valideret som sikre. Kan de bevise det, kan molekylært landbrug være en måde at hjælpe massetestning på.

De grundlæggende fordele ved molekylært landbrug har ikke ændret sig siden 1980’erne: det er billigt, det er sikkert og det kan skaleres op let og hurtigt. Som corona pandemien har udviklet sig, og med den store fokus på at udvikle effektive vacciner, kan denne sidste kendsgerning vise sig at være meget tiltrækkende, især i fattige dele af verden.

Forskningen beskrevet i denne artikel er finansieret af EU. Hvis du kunne lide denne artikel, skal du overveje at dele den på sociale medier.

Artiklen har været bragt i august i Horizon, the EU Research and Innovation magazine.

Bearbejdet af Uffe Lynglund, techst.

Denne uge:

Tobaksplanter kan producere medicin

Vi Kan man programmere planter til at dyrke biomolekyler? Er landbrug fremtiden for vacciner? Det er titlen på en artikel i EU's forskningsmagasin Horizon, som techst har bearbejdet for der er interessant nyt om en mulig coronavaccine baseret på tobaksplanter.

I den sydlige udkant af byen Owensboro i Kentucky, USA, er der en firkantet, mærkelig bygning. Indeni vokser der række efter række af små planter under kunstigt lys. Det er en ny generation af bioteknologi: en molekylær gård. Andre popper op over hele USA og andre steder – og de opdrætter vacciner. Det betyder, at hvis vi finder en coronavirus-vaccine, der fungerer, kan deres produkter bruges af husholdninger over hele verden.

Den grundlæggende idé ved molekylært landbrug er at modificere planter genetisk, så deres celler sammen med deres sædvanlige biokemikalier producerer biomolekyler, der er nyttige for os. Det er ikke en ny idé.

Forskningsfeltet blev indledt i 1989, da forskere modificerede tobaksplanter, så de kunne producerede et antistofprotein. Masser af hype fulgte i det følgende årti. En af de tidlige ideer var, at man på den måde kunne producere spiselige lægemidler – for eksempel bananer, der producerede vacciner i deres celler. Molekylært landbrug virkede som en revolutionær idé, der var i stand til let og billigt at skaffe medicin til milliarder af mennesker.

Professor Julian Ma

En af grundene til, at det ikke tog fart, siger professor Julian Ma ved St George’s, University of London, UK, er, at det kan være svært at kontrollere doseringen med spiselige vacciner: – Hvordan stopper du nogen, der spiser 20 bananer, fordi de synes det er godt for dem? Der var et øjeblik, hvor alle blev seriøst begejstrede. Og så indså – åh nej, det bliver faktisk ikke så ligetil.

Levende organismer har ’biomaskiner’, der bruger en nukleinsyrekode som en instruktionsmanual til opbygning af proteiner. Molekylært landbrug snupper dette maskineri og får det til at bruge syntetiske instruktioner til at producere nye proteiner. Men bakterier og celler fra visse pattedyr, såsom CHO-cellen (Chinese hamster ovary cell), kan også gøre dette. Faktisk er CHO-celler den mest almindelige måde at dyrke proteiner på. Dyrkede proteiner bruges oftest som medicin til behandling af tilstande som diabetes og problemer med blodpropper. Disse dyrkningsmetoder er dog dyrere og mere tidskrævende end molekylært landbrug, men de involverede processer er veletablerede og validerede som sikre – molekylært landbrug er endnu ikke kommet der til. Men der sker noget på området.

Planter

For et par år siden gennemførte professor Ma et studie og et proof of concept, der viste, at et antistof kunne produceres i planter og isoleres fra dem ved hjælp af enkle separationsteknikker, og at de producerede proteiner kunne være lige så rene og dermed sikre til medicinsk brug.

En anden væsentlig faktor er fremkomsten af en genetisk modifikationsteknologi kaldet transient expression – midlertidig eller forbigående udtryk. Det er en teknik, der involverer, at celler midlertidigt producere noget bestemt DNA. Det er en meget let metode at anvende på planter. Man dypper dem i en særlig opløsning og lader dem derefter blot vokse. Det betyder, at planteforskere i nogle tilfælde kan genmodificere en plante og bare to uger efter har planten produceret nye proteiner.

Molekylære landbrugsfaciliteter bliver mere almindelige. Gården i Owensboro tilhører Kentucky BioProcessing, et veletableret firma, der hjalp med at producere ZMapp-antistoffer, som blev brugt i behandlingen mod Ebola under udbruddet i 2015. Et andet stort anlæg bygges i Quebec, Canada. Og Brasilien har også meddelt, at de agter at bygge en, siger professor Ma. – Jeg ser det som lidt af et gennembrud. Det er den første på den sydlige halvkugle.

Dr. Diego Orzáez

Det er i denne sammenhæng, at Dr. Diego Orzáez ved Institut for Plante Molekylær og Cellulær Biologi i Valencia, Spanien, kører Newcotiana-projektet. Dr Orzáez siger, at selvom der findes mange store gårde, har ingen endnu haft fokus på at optimere udbyttet fra de planter de bruger. Det vil Dr Orzáez og hans team derfor gøre.

De arbejder med to nært beslægtede planter. Den første er Nicotiana benthamiana, en skrøbelig, dværgfætter af tobaksplanten, som er den art, der dyrkes i de fleste kommercielle molekylære gårde, fordi det er så let genetisk at modificere dem. Den anden er Nicotiana tabacum, den større, hårdføre plante, der dyrkes kommercielt til tobak. Planen er at optimere begge planter.

Tobak

Der er en særlig grund til, at Dr. Orzáez vil arbejde med Nicotiana tabacum. Han siger, at der er områder i hele Europa, der traditionelt har dyrket tobak til cigaretter, men som nu møder modstand mod at dyrke tobak. Et af områderne er for eksempel det relativt våde område i La Vera, i Extremadura-regionen i Spanien. Her er man ivrige efter at skifte til dyrkning af tobaksplanter, der kan bruges til at producere medicin frem for tobak – ifølge Dr. Orzáez.

Ganske vist er der en streg i regningen. For planter, der er genetisk modificerede, kan ikke lovligt dyrkes udendørs i EU på grund af reglerne for genetisk modificerede organismer. Imidlertid siger Dr. Orzáez, at han håber at overbevise myndighederne om, at reglerne bør ændres. Primært fordi planterne i hans projekt, selvom de officielt er klassificeret som GMO’er, er produceret ved genredigering, og de derfor ikke indeholder gener fra andre organismer, som de fleste GMO’er gør.

Indtil videre er Dr. Orzáez meget opmuntret over resultaterne fra sit projekt. Han har nemlig produceret en sort af Nicotiana tabacum, der ikke blomstrer, hvilket betyder, at den ikke kan sprede frø eller pollen, og derfor bør være mere sikker at dyrke udendørs. Han har desuden fremdyrket en anden sort, der producerer en antiinflammatorisk forbindelse. Det næste trin er at kombinere disse to sorter i en enkelt plantelinje.

I alle Dr Orzáez’s planteforsøg bliver proteinerne produceret i planternes blade. Men der er gode grunde til at det ville være smart, hvis proteinerne kunne produceres i andre dele af planten.

– Hvis du for eksempel vil oplagre (en vaccine), vil frø være strålende, sagde professor Ma. – De er naturlige proteinopbevaringsorganer, og de er utroligt stabile. Du kunne producere en lade fuld af frø og de vil kunne holde næsten for evigt.

Professor Ma koordinerer et projekt kaldet Pharma-Factory, der udvikler nye landbrugsteknikker, så proteiner ikke kun kan udtrykkes i blade, men også frø, rødder og alger. Projektet inkluderer fem små firmaer, og planen er at udvikle flere forskellige proteiner til det punkt, hvor de kan markedsføres, herunder et HIV-neutraliserende antistof.

Coronavirus

Så hvad med coronavirus? Flere store molekylære landbrugsselskaber arbejder allerede på vacciner. For eksempel har Medicago, med hovedkontor i Quebec, formået at få planter til at producere proteiner, der kan samles i en viruslignende partikel, som i det væsentlige er proteinskallen af SARS-CoV-2-virusen uden noget inde i den. Virksomheden siger, at resultater fra forsøg med mus satte gang i produktionen af antistoffer, og det forventer at starte fase i kliniske forsøg på mennesker denne sommer.

Hvad angår Newcotiana-teamet, så har de allerede offentliggjort deres genomsekvens for Nicotiana benthamiana, før de var klar til at udgive den formelt i et akademisk tidsskrift.

– Masser af virksomheder og akademikere vil drage fordel af at vide så meget som muligt om selve planterne gennem dette genom,’ sagde Dr. Orzáez.

Dr Orzáez siger også, at hans team har ændret fokus og nu arbejder med coronavirus. De har således modificeret nogle af deres planter, så de producerer spike-proteinet fra SARS-CoV-2-virus. Dette pigprotein er vigtig i de tests, der bestemmer, om en person har udviklet Covid-19-antistoffer. I planter kan det produceres hurtigt og nemt på steder, hvor tilstedeværelsen af proteinet er lav. Holdet er stadig nødt til at sikre sig, at de proteiner, de producerer, er valideret som sikre. Kan de bevise det, kan molekylært landbrug være en måde at hjælpe massetestning på.

De grundlæggende fordele ved molekylært landbrug har ikke ændret sig siden 1980’erne: det er billigt, det er sikkert og det kan skaleres op let og hurtigt. Som corona pandemien har udviklet sig, og med den store fokus på at udvikle effektive vacciner, kan denne sidste kendsgerning vise sig at være meget tiltrækkende, især i fattige dele af verden.

Forskningen beskrevet i denne artikel er finansieret af EU. Hvis du kunne lide denne artikel, skal du overveje at dele den på sociale medier.

Artiklen har været bragt i august i Horizon, the EU Research and Innovation magazine.

Bearbejdet af Uffe Lynglund, techst.

Log ind

Opret kundekonto

Dine personlige data vil blive anvendt til at understøtte din brugeroplevelse,, til at administrere adgang til din konto, og til andre formål, som er beskrevet i vores persondatapolitik.

Ja tak, jeg vil gerne have et gratis prøveabonnement og adgang til alle artikler

Enkelt abonnement


Abonnement

30 dages gratis prøveperiode. Herefter 49,00 DKK per måned. Dit abonnement bliver fornyet automatisk, når prøveperioden udløber. Du kan opsige abonnementet når du vil.

30 dages gratis prøveperiode. Herefter 49,00 DKK per måned

Varenummer (SKU): 40000 Varekategori:

Gruppeabonnement


Gruppeabonnement

Dit abonnement bliver fornyet automatisk, når prøveperioden udløber. Du kan opsige abonnementet når du vil.

30 dages gratis prøveperiode. Herefter Fra: 39,00 DKK per måned per medlem

Fra 5102550
Clear

Gruppemedlemmer:

Varenummer (SKU): 30000 Varekategori:

Gavekort


Tilbud

Gavekort

Gavekortet modtages som kode via e-mail og kan frit gives væk. Den første måned er stadig gratis ved brug af gavekort.

90,00 DKK120,00 DKK

3 måneder4 måneder
Ryd

Varenummer (SKU): N/A Varekategori: