生物帮自古以来，几乎每个大洲的文化都发现，某些植物的叶子在咀嚼，酿造或摩擦在身体上时，可以缓解各种疾病，激发幻觉，或者以更高的剂量甚至导致死亡。如今，制药公司从专门的农场进口这些曾经稀有的植物，并提取其活性化合物来制造东pol碱等药物，以减轻晕车病和术后恶心，以及阿托品，以抑制与帕金森氏病有关的流口水或在插管时帮助维持心脏功能COVID-19患者并将其放在呼吸机上。
现在，斯坦福大学的工程师正在通过彻底地对特殊酵母菌株的细胞机制进行基因重编程，以彻底现代化的方式重现这些古老的补救措施，将它们有效地转化为微观工厂，将糖和氨基酸转化为这些民俗药物，其方式与啤酒酵母可以自然地将糖转化为酒精。
“在COVID-19危机期间，我们看到的药品短缺使我们明白为什么我们需要新的，更可靠的方式来采购这些植物性药物，这种方法需要几个月甚至几年的时间才能生长，并且来自几个国家，这些国家的气候变化，自然灾害和地缘政治问题可能会破坏供应。”生物工程学教授，《自然》杂志今天的高级作者克里斯蒂娜·斯莫尔克(Christina Smolke)说。
Prashanth Srinivasan是Smolke实验室的研究生，也是该论文的第一作者，对酵母进行了工厂底层的重新编程。以工程师的思维方式，他将每个酵母细胞器或基本代谢单位视为组装线上的工作站。他将核想象为工厂的控制中心，负责调节组装药物化合物所需的逐步化学过程。产生能量的细胞器线粒体需要特别注意。细胞利用电子在装配线上钩住或解开分子，斯里尼瓦桑需要大量电子来制造他想要的产品-一种称为托烷生物碱的复杂化学化合物家族。几千年来，人类一直在使用这些化合物，从缓解牙痛和腹痛到进行宗教仪式和毒害竞争对手，无所不包。
悠久的使用历史
托烷生物碱的广泛医学用途是共同进化的偶然事件。两种植物家族的化学物质-古柯，可卡因的生产者和茄属植物(包括茄子和烟草以及西红柿和胡椒)-经过进化可以抵御昆虫和动物，恰好恰好适合哺乳动物神经系统中的关键细胞受体。系统。这些乙酰胆碱或ACh受体有助于将神经冲动转化为肌肉，腺体和其他人体组织的动作。当托烷生物碱进入血液时，它会与这些ACh受体结合，并刺激或抑制相邻的肌肉，腺体或组织，从而产生多种多样的效应。
传统社会不了解这些化合物的生物化学，但确实注意到了它们的药用价值。安第斯土著人从古柯叶中咀嚼或冲泡茶来抑制饥饿，治疗胃肠道疾病和娱乐。从欧洲到北非再到西亚，各个民族都喜欢从致命的茄属植物或颠茄中提取的托烷生物碱，因其被妇女用作扩大瞳孔的美容剂而得名。现代眼科医生仍在眼科检查中使用它来产生相同的效果。在东南亚，口服从曼陀罗植物中提取的托帕烷生物碱用于鼻窦感染，而澳大利亚的原住民则根据灌木杜波依斯的致幻作用来举行仪式，后者是当今药物的托帕生物碱的主要来源。
