Banyak obat yang biasa digunakan masih berasal dari tanaman. Skopolamin, digunakan untuk mabuk perjalanan dan untuk mengobati mual pasca operasi, dibuat dari tanaman dalam keluarga nightshade. Digoxin, obat jantung, berasal dari tanaman foxglove. Kodein dan obat penghilang rasa sakit opioid lainnya berasal dari opium poppy.
Tetapi tanaman yang digunakan untuk membuat obat kadang-kadang terancam punah atau mahal. Musim tanam yang buruk atau ketidakstabilan geopolitik di wilayah di mana tanaman dibudidayakan dapat menyebabkan penurunan pasokan obat-obatan.
Sekarang, seorang ilmuwan Stanford telah menemukan cara untuk mengisolasi "pabrik" molekuler dalam tanaman yang terancam punah dan merakitnya di dalam pabrik lain yang lebih banyak tersedia.
"Ini adalah tantangan, karena pabrik sangat rumit, " kata Elizabeth Sattely, seorang profesor teknik kimia. “Mereka cukup sulit untuk diajak bekerja sama. Genom mereka sangat rumit. "
Sattely dan timnya bekerja dengan pabrik Himalaya yang disebut mayapple, yang memproduksi prekursor untuk obat kemoterapi yang biasa digunakan yang disebut etoposide. Etoposide digunakan untuk mengobati berbagai jenis kanker, termasuk limfoma, kanker paru-paru, kanker testis dan beberapa jenis leukemia dan kanker otak. Itu ada dalam daftar obat-obatan esensial Organisasi Kesehatan Dunia — obat-obatan yang dianggap penting untuk fungsi sistem medis. Tetapi mayapple tumbuh lambat, dan pasokan telah menurun selama bertahun-tahun karena tingginya permintaan.
Sattely menyadari bahwa jalur perakitan kimia mayapple dimulai sebagai tanggapan atas daunnya yang terluka. Setelah cedera ini terjadi, tanaman mulai memproduksi sejumlah protein. Beberapa protein ini akhirnya menghasilkan prekursor etoposide. Tetapi pertanyaan besarnya adalah protein mana? Ada lebih dari 30 yang hadir, tetapi tidak semuanya terlibat dalam pembuatan prekursor.
"Yang penting di sini benar-benar mempersempit daftar kandidat kami, " kata Sattely.
Dia dan timnya mencoba berbagai kombinasi protein sampai mereka menemukan 10 yang merupakan jalur perakitan. Kemudian, mereka menempatkan gen yang membuat 10 protein ini menjadi tanaman yang berbeda. Tanaman yang mereka pilih adalah Nicotiana benthamiana, kerabat liar tembakau, dipilih karena banyak tersedia dan mudah tumbuh di laboratorium. Pabrik Nicotiana mulai memproduksi prekursor etoposide, seperti halnya mayapple. Sattely dan mahasiswa pascasarjananya, Warren Lau, mempublikasikan penemuan mereka di jurnal Science .
"Ini adalah bukti konsep yang sangat bagus, " kata Sattely.
Sangat berharap untuk akhirnya membuat mikroba, seperti ragi, menghasilkan molekul yang sama, melewatkan tanaman sama sekali. Jika dia berhasil, dia akan bergabung dengan sejumlah ilmuwan yang telah menemukan cara untuk mengubah mikroorganisme menjadi pabrik penghasil obat. Baru minggu ini, para ilmuwan Jerman mengumumkan mereka membuat ragi yang dimodifikasi secara genetik menghasilkan THC, senyawa dalam ganja yang menghasilkan "tinggi" dan dapat membantu mengobati efek samping dari kemoterapi dan penyakit lainnya. Bulan lalu, para peneliti Stanford menerbitkan hasil yang menunjukkan bagaimana mereka membuat ragi menghasilkan hidrokodon, obat penghilang rasa sakit opioid mirip dengan morfin. Terobosan ini berpotensi membuat obat-obatan semacam itu lebih murah dan lebih mudah diakses. Pada 2013, insinyur kimia di Berkeley membujuk ragi yang dimodifikasi secara genetik untuk memproduksi obat anti-malaria.
Membuat obat dengan ragi bahkan lebih sederhana dan lebih murah daripada menggunakan tanaman lab umum. Persediaan sangat murah dan mudah diproduksi, membutuhkan sedikit ruang atau perawatan khusus, dan dapat dimanipulasi tanpa henti.
"Janji bidang biologi sintetik adalah bahwa Anda bisa mendapatkan sel untuk membuat atau melakukan apa pun yang Anda inginkan, " kata Sattely.
Tetapi masih banyak yang harus dipelajari dari tanaman dan bahan kimia yang mereka hasilkan. Ketika jalur produksi molekuler tanaman menjadi lebih dipahami, para ilmuwan dapat belajar memanipulasi mereka, berpotensi menghasilkan obat yang lebih baik dengan efek samping yang lebih sedikit.
"Tanaman adalah beberapa pabrik molekuler terbaik di alam, " kata Sattely. "Kami harus banyak belajar tentang molekul-molekul ini yang sangat penting bagi kesehatan manusia dan juga bagi kesehatan tanaman."
