生物合成大麻素或效力更猛？可取而代之？

这是汉麻博士的第1593篇原创文章

大麻植株中的活性成分多达上百种，我们较为熟知的大麻二酚CBD、四氢大麻酚THC、大麻萜酚CBG占据了植物大麻素整体含量的99.9%以上，其他大麻素的含量则微乎其微。此时，生物合成技术可加以利用，构成在生物学上与植物本身生产的大麻素完全相同的多种大麻素，以满足科研和医疗的用途，特别是在生物制药方向，可以进行大规模生产。

什么是生物合成大麻素？

大麻是亟待开发的医学宝藏，目前大麻在医学研究方向已经有积极发现，但我们只开发了冰山一角，想要全面了解这株植物的全部潜在药用价值，需要借助于生物合成技术的支持。

生物合成是对生物体进行基因改造，生产具有药物活性的稀缺化合物的过程。重要的是，它可以让研究人员探索看似不可能提取出来的微量大麻素的医疗用途。生物合成可用于生产大麻素，这些大麻素在生物学上与植物本身生产的大麻素完全相同。

生物合成大麻素主要分为以下几个步骤：

01

将生物合成簇插入到DNA载体中。生物合成簇是一个特定基因组中的两个或多个基因组成的物理集群，它们共同编码一个生物合成通路，以产生一种专门的代谢物。

02

DNA被插入到细菌中，并提供生产大麻素化合物的指令。

03

可大规模进行生产，产生的物质可以进一步加工成纯化的大麻素。

在一项研究中，来自美国加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员在酿酒酵母中利用简单的半乳糖对主要大麻素——大麻萜酚、Δ9-四氢大麻酚酸、大麻二醇酸、Δ9-四氢次大麻酚酸和次大麻酚酸进行完全生物合成。相关研究结果发表在2019年3月7日的《Nature期刊》上。

研究人员对天然甲羟戊酸途径进行改造来提供高通量的香叶基焦磷酸，并引入多生物来源的己酰基-CoA生物合成途径，编码参与二羟基戊基苯甲酸生物合成的酶的大麻基因，以及编码一个之前未发现的具有香叶基焦磷酸，二羟基戊基苯甲酸香叶基转移酶活性的酶的基因和编码相应的大麻素合酶的基因。

此外，研究人员建立了利用几个途径基因的多功能性产生大麻素类似物的生物合成方法。进行基因改造的酿酒酵母菌株摄入不同的脂肪酸，可产生经过修饰的大麻素类似物，这种修饰可改变它们的受体结合亲和力和效力。证实生物系统可以通过简单的合成化学来进行补充，从而进一步扩大可获得的化学物空间。

挖掘生物合成大麻素有效性？

生物合成大麻素是一种集中大麻素的核心手段，也是当代医学领域中需要进一步研究的重大课题。另外，生物合成大麻素的好处，比如节约成本，相比于传统的提取方法能够节约大量的资金；可大规模生产，占用资源少，产生废物量少；可进入微量大麻素研究领域，研究和发现潜在的新药；生物结构相同，确保药物结构与自然结构一致，具有同等功效。

比如，我们较为熟知的生物合成胰岛素的发明，是一项重大的医疗突破，能够规避传统提取方式的技术壁垒，发挥巨大的医疗作用。生物合成大麻素的技术应用也同样可以解锁这类药物治疗多重疾病的巨大潜力。

美国著名神经学科教授格雷格·格德曼（Greg Gerdeman）在生物合成领域对大麻素进行了深入研究。格雷格·格德曼表示，从传统药理学角度来看，合成类大麻素并非是效力强大，而是功效更加强大。效力是指激活特定受体所需的药物浓度，功效是指响应药物的受体的最大活化。就像效力一样，是特定化合物和受体的特性，药物可以驱动受体参与其细胞信号传导活性的程度。

《纽约时报》曾报道，合成药物的效力是植物大麻素的85倍，如果患者能够吸收10毫克的药物，则吸收和生物利用度相同，就相当于吸收850毫克植物大麻素，如果效力是唯一的问题，则较高剂量可直接补偿较低效力，以实现强大的功效，帮助患者解决身体存在的问题。

生物合成大麻素会颠覆植物提取吗？

2018年，美国食品药品监督管理局FDA批准了英国GW公司生产的Epidiolex口服液，用于治疗与两种罕见的癫痫，Lennox-Gastaut综合征和Dravet综合征相关的癫痫发作。同时，还批准了合成大麻素Dronabinol和Nabilone用于治疗癌症化疗的恶心和呕吐。其中，Dronabinol含有合成的四氢大麻酚THC，Nabilone含有具有类似结构的合成物质。

生物合成大麻素一时间成为新风口，以其成本低、精准化生产而被广泛关注。资本介入希望能够得到量化生产，试图颠覆和取代植物提取大麻素的传统方式。

新墨西哥特质生物科学公司Trait Biosciences首席战略官Ronan Levy表示，公司将利用细胞诱导方式来促进合成大麻素生成，希望寻找大麻素最大化功能和范围。

不过，生物合成大麻素的工艺并不适用于所有的大麻素。大麻检测实验室Werc Shop首席执行官Jeffrey Raber表示，生物技术或许在罕见大麻素的生产以及制药开发领域更有用武之地，至于CBD的生产，植物提取或许是更佳的选择。同时，合成大麻素还存在着诸多监管上的不确定性需要完善，就目前而言，市场上尚未有公司将其进行商业化大规模生产。

未来，生物合成大麻素是否能够真正取代传统植物提取，尚未可知。但植物大麻素具备的强大功效已然被医疗领域广泛认可和利用，随着全球大麻合法化进程的加速，医用大麻市场空间进一步扩张。

2020年，美国各州医用大麻市场需求激烈，推动大麻政策加持，助力大麻企业为大麻市场加码，医用大麻市场空间在逆境中稳步发展，根据蒙特利尔银行最新数据报告显示，如美国和欧洲国家等将大麻完全合法化，全球大麻市场将在7年内可能提高至1940亿美元。预计到2024年，欧洲将拥有最大的合法大麻市场，其中医疗市场占总价值的57%，欧洲市场的总价值预计2024年将达到391亿美元。

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◆编辑：麻子

◆插画：Hank

◆责编：Lee

◆主编：May

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