دانشمندان با مهندسی ژنتیک، گیاه تنباکو را قادر به تولید همزمان ۵ ماده روان‌گردان کردند

زومیت: در دستاوردی بی سابقه در زمینه مهندسی ژنتیک گیاهان، دانشمندان موفق به تولید همزمان پنج ترکیب روان‌گردان مختلف در یک گیاه شدند.

گیاهان، قورباغه‌ها و قارچ‌ها همگی توانایی تولید مواد روان‌گردان را دارند؛ اکنون دانشمندان با ترکیب قدرت این موجودات، گیاهی را مهندسی کرده‌اند که قادر به تولید پنج ماده روان‌گردان به‌طور همزمان است.

در مطالعه‌ای پیشگامانه، تیم تحقیقاتی ژن‌های مورد نیاز برای ساخت پنج ترکیب طبیعی روان‌گردان را در گیاه تنباکو (Nicotiana benthamiana) وارد کردند و مشاهده شد که گیاه قادر به تولید همزمان هر پنج ماده است. گیاه تنباکو به دلیل رشد سریع، مدل مناسبی برای آزمایش‌ها بود.

با افزایش علاقه به پتانسیل درمان‌گر ترکیبات روان‌گردان برای بیماری‌هایی مانند افسردگی، اضطراب و اختلال پس از سانحه (PTSD)، نیاز به روش‌های کارآمدتر برای تولید این مواد جهت انجام تحقیقات علمی بیش از پیش احساس می‌شود.

تیم پژوهشی موسسه علوم وایزمن در گزارش خود توضیح داده که هدفشان ابداع روشی نوین برای تولید پنج ترکیب روان‌گردان با ارزش درمانی، انواع مشتق‌شده‌ی آن‌ها و مواد مشابهی بوده است که به‌طور طبیعی در گیاهان یافت نمی‌شوند. این رویکرد می‌تواند به‌عنوان پایه‌ای برای تولید گسترده‌ی این ترکیبات در گیاهان مورد استفاده قرار گیرد. ترکیبات شامل موارد زیر هستند:

دی‌متیل تریپتامین (DMT): ترکیب روان‌گردان قوی که به‌طور طبیعی در برخی گیاهان یافت می‌شود.

سایلوسایبین و سایلوسین: ترکیبات اصلی فعال موجود در قارچ‌های جادویی که به دلیل اثرات روانی خود شناخته شده‌اند.

بوفوتنین و 5-MeO-DMT: ترکیباتی روان‌گردان که در برخی گونه‌های قورباغه، از جمله وزغ نیشکر یافت می‌شوند.

ترکیبات روان‌گردان از خانواده‌ی تریپتامین‌ها هستند و توانایی تولید آن‌ها در موجودات مختلفی از سراسر درخت حیات مشاهده شده است. مطالعات اخیر نشان داده‌اند که این ترکیبات می‌توانند منبعی دست‌نخورده برای درمان مشکلات سلامت روان باشند.

در حال حاضر، تامین مواد روان‌گردان عمدتاً به منابع طبیعی مانند گیاهان، قارچ‌ها و وزغ نیشکر وابسته است. با وجود پتانسیل بالای این روش، استخراج ترکیبات روانی از منابع طبیعی نگرانی‌هایی را در مورد مسائل زیست‌محیطی و اخلاقی ایجاد می‌کند؛ زیرا گونه‌های تولیدکننده این ترکیبات به‌طور فزاینده‌ای با خطر تخریب زیستگاه و بهره‌برداری بی‌رویه مواجه هستند. به همین منظور، پژوهشگران به دنبال راهکارهایی برای غلبه بر این چالش‌ها بودند. تیم تحقیقاتی به رهبری پائولا برمَن و یانکا هوفر، با هدف شناسایی و بازسازی مسیرهای بیوشیمیایی پشت این ترکیبات، وارد عمل شدند.

پژوهشگران ژن‌های کلیدی مورد نیاز برای تولید DMT را از دو گیاه پسیکتریا ویریدیس (از تیره روناسیان) و آکاسیا اکومیناتا (از تیره باقلاییان) شناسایی و مسیرهای شیمیایی گام‌به‌گام دخیل در تولید این ترکیب را مشخص کردند. سپس، این ژن‌ها را با ژن‌ها و مسیرهایی که قبلاً از قارچ‌های جادویی (Psilocybe cubensis) و وزغ نیشکر (Rhinella marina) شناخته شده بودند، ترکیب کردند.

علاوه بر این، پژوهشگران آنزیم‌های کمکی از گیاهان برنج و تره تیزک را نیز به این مجموعه افزودند و در نهایت، کل این ابزار ژنتیکی را وارد گیاه تنباکو کردند. گیاه تنباکو به دلیل سرعت رشد بالا، اغلب به‌عنوان «موش آزمایشگاهی» گیاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در نهایت، تیم تحقیقاتی با دقت تولید پنج ترکیب روان‌گردان تریپتامین را در گیاه تنباکو نظارت کرد و دریافت که گیاه قادر به تولید همزمان هر پنج ماده است. گرچه میزان تولید برخی ترکیبات نسبت به منابع طبیعی کمتر بود، نتیجه نشان داد با کمی اصلاحات، می‌توان از این سیستم به‌عنوان کارخانه‌ی بیولوژیکی برای تولید تریپتامین‌ها در مقیاس بزرگ استفاده کرد.

علاوه بر این، محققان با دستکاری آنزیم‌های دخیل در مسیر تولید تریپتامین، توانستند نسخه‌های اصلاح‌شده‌ای از این ترکیبات را که به‌طور طبیعی در گیاهان یافت نمی‌شوند، تولید کنند؛ ترکیباتی که ممکن است ارزش درمانی بالقوه‌ای داشته باشند.

با تحقیقات بیشتر، می‌توان این سیستم را برای نیازهای پژوهشی بهینه و حتی به طراحی ترکیبات جدیدی کمک کرد که برای کاربردهای درمانی خاص مناسب هستند.