科學政策專家呼籲採取緊急措施，以防止能夠生產鴉片類藥物的酵母菌株落入犯罪分子手中。新的研究表明，首次成功在酵母中表達了從葡萄糖到嗎啡和其他鴉片劑途徑中的一種關鍵酶，這引起了人們對“自制海洛因”的擔憂。這一發現意味著，在酵母中實現包括可待因和嗎啡在內的化合物家族的完整生物合成途徑指日可待。然而，對於這項新技術對社會潛在危害的看法存在分歧，其他專家認為不太可能出現重大問題。
多年來，一些研究團隊一直在將植物基因插入微生物中，以重建產生一類稱為苄基異喹啉生物鹼（BIA）的化合物的途徑。該家族包含大約 2500 種化合物，其中許多具有藥理活性，包括可待因和嗎啡。如果可以透過發酵經濟高效地生產這些化合物，將能夠更安全地供應重要藥物，並使科學家能夠研究（並有可能創造）BIA 家族中的新化合物。
然而，該途徑很複雜，大約有 16 個步驟，並且在一個單一的生物體內整合所有步驟已被證明具有挑戰性。酵母中已經描述了該途徑的幾個“下游”階段，但在更上游，尚未找到樂於在酵母細胞中發揮作用的相關酶。
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化學節拍
一個關鍵的障礙是確定一種能在酵母中選擇性地將酪氨酸轉化為 L-多巴的酶，即酪氨酸羥化酶，這是該途徑中的一個關鍵步驟。現在，由美國加州大學伯克利分校的 約翰·杜伯 領導的研究團隊已經成功地找到了這樣一種酶。為此，研究人員對酵母細胞進行了改造，使其表達一種能夠將 L-多巴轉化為熒光色素甜菜黃素的酶。這實際上是一個生物感測器，用於檢測是否產生了所需產物 L-多巴。然後，他們打算篩選多種酪氨酸羥化酶候選物，但碰巧幾乎立即發現了一種來自甜菜植物的酶。1
“使用我們的生物感測器系統，熒光指示細胞中是否產生了 L-多巴，”杜伯說。“此外，熒光強度與 L-多巴的濃度相對應。” 這使得研究團隊能夠突變該酶以獲得更高的活性水平。
這一發現使該團隊能夠在酵母中重建 BIA 途徑的早期部分。這現在為將從葡萄糖到有用最終產物的所有生物合成片段拼接在一起鋪平了道路，杜伯認為這可能在未來兩三年內實現。
“我們意識到這個領域的發展速度比我們預期的要快得多，雖然有很多潛在的好處，但也存在非法使用這項技術的可能性。我們需要預測，而不是對任何潛在的問題做出反應。”
釀造惡果
出於這個原因，杜伯聯絡了美國麻省理工學院的技術政策專家 肯尼斯·奧耶 和 查佩爾·勞森 以及加拿大阿爾伯塔大學的 塔尼亞·布貝拉，以徵求他們的意見。在評論文章中，2 奧耶、勞森和布貝拉表示：“原則上，任何可以獲得酵母菌株和基本發酵技能的人都能夠使用家用啤酒釀造套件來培養生產嗎啡的酵母。”
作者提出了一些措施來避免這種可能性，例如對酵母進行改造，使其需要難以識別的特定營養補充劑。他們還建議加強實驗室安全，並要求基因序列供應商瞭解關鍵序列，並在訂購時將其標記出來。
英國倫敦政治經濟學院國際毒品政策專案協調員 約翰·柯林斯 說：“如果這些酵母允許在消費這些毒品的國家大量生產非法毒品，那麼它可能會成為控制方面的一個顛覆者。如果它擴散開來，我認為不會有一個簡單的答案——目前對於供應鏈的問題，沒有簡單的答案。”
英國蘇塞克斯大學科學政策研究部門的 保羅·奈廷格爾 認為，現有的立法可能足以應對任何擔憂。“在英國，這類事情肯定會受到 GMO（轉基因生物）法規和濫用毒品法律的約束。還有關於不釋放某些生物的歐洲法規。我認為這並不是任何人都可以輕易獲得並將其帶出實驗室的東西。”
英國前政府毒品政策顧問、法醫科學服務局前毒品情報部門負責人萊斯·金也持樂觀態度。“我在這裡沒有看到法律問題。製藥商將獲得許可來培養酵母並從培養基中提取鴉片劑，”他說。“我想這可能比從鴉片中提取鴉片劑更有效。我猜想，特定的酵母菌株會產生一種型別的鴉片劑。我看不到非法轉移或家庭生產的任何機會。鴉片罌粟生長在我的花園裡——事實上它們在哪裡都生長，但沒有吸毒者會費心去收集鴉片來吸食。”
本文經《化學世界》許可轉載。該文章於 2015 年 5 月 18 日首次發表。