Forskere drømmer om at lave kræftmedicin af græskarrødder

Miljø og bæredygtighed 12. feb 2023 4 min Professor Søren Bak Skrevet af Kristian Sjøgren

Rødder fra planter i græskarfamilien indeholder et meget interessant stof, der muligvis rummer et stort potentiale inden for behandling af kræft – hvis man altså kan få græskarplanterne til at lave nok.

Cucurbitaciner siger måske ikke de fleste mennesker noget, men inden for kræftforskning har de biologiske stoffer, der stammer fra planter i græskarfamilien, vakt stor interesse.

Cucurbitacinerne har nemlig den helt specielle egenskab, at de er i stand til at stoppe celler i at dele sig, og kan man få kræftceller til at lade være med at dele sig, kan man praktisk talt kurere sygdommen.

Cucurbitacinerne er samtidig stoffer med en bitter smag, og de er gennem forædling af planter fjernet fra for eksempel agurker, hvorfor vores agurker i dag ikke er bitre.

Nuvel, man kan med rette stille sig selv spørgsmål, om man så ikke bare kan høste en masse græskar for at få fingrene i kilovis af potent kræftmedicin, men så simpelt er det ikke.

Hvis man vil have en meningsfuld mængde cucurbitaciner ud af græskar, skal man oprense flere tons af planterne, og det er produktionsmæssigt og bæredygtigt ikke en farbar vej.

En anden mulighed er at få planter i græskarfamilien til at overproducere cucurbitaciner, og det har forskere været snublende tæt på at kunne få dem til.

I et nyligt publiceret forskningsarbejde har forskerne vist, at de kan få rødder fra græskarfamilien til at producere netop de cucurbitaciner, som forskerne og for den sags skyld også kræftlægerne gerne vil have fat i, men desværre ikke i mængder der gør denne form for produktion attraktiv.

"Det drejer sig om fire til fem cucurbitaciner, som vi gerne vil kunne producere i store mængder, fordi de er så interessante inden for behandling af kræft, men så svære at få fat på. Stofferne er også sindssygt dyre, og i vores forskning er det lykkedes at få planterne til at lave netop de cucurbitaciner, der er mest interessante, men desværre har vi også fundet ud af, at når vi forsøger at presse produktionen af cucurbitacinerne op i planterødderne, bliver mængden giftig for rødderne i sig selv," fortæller en af forskerne bag forskningsarbejdet, professor Søren Bak fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab på Københavns Universitet.

Forskningen er offentliggjort i Frontiers in Plant Science.

Bakterier tvinger rødder til at vokse af sig selv

I studiet har forskerne forsøgt at få rødder fra planter i græskarfamilien til at lave store mængder cucurbitaciner.

Der er tale om såkaldte hairy roots, der er interessante i sig selv, idet man kan bruge bakterier til at få rødderne til at vokse uafhængigt af resten af planten.

Rødder fra nogle planter har den egenskab, at når de bliver inficeret med en bestemt type bakterier, begynder rødderne at vokse selvstændigt, og forskere kan derfor dyrke store mængder af rødder i laboratoriet uden behov for sollys eller jord. De skal bare dyppes i vand og næringsstoffer en gang imellem.

Det vil også sige at man på sigt kan dyrke rødderne i for eksempel store tanke og bagefter høste cucurbitacinerne.

"Bakterierne har været i stand til at gøre det her ved planterødder i millioner af år, og det udnytter vi til at lave store mængder biomasse på en måde, der er produktionsmæssig interessant," forklarer Søren Bak.

Genmanipulation gav de helt rigtige cucurbitaciner

Det var ikke nok for forskerne blot at producere store mængder græskarrødder.

I næste skridt af forskningen genmanipulerede forskerne rødderne, så de kun producerede netop de cucurbitaciner, som forskerne eller lægerne var interesseret i.

Også denne del af forskningsprojektet var en succes, selvom forskerne endnu ikke har en helt tilbundsgående forståelse af de signalveje, som græskarrødderne bruger til at lave de forskellige cucurbitaciner.

Alligevel lykkedes det.

"Indtil videre er det et proof of concept. Vi kan vise, at vi kan lave store mængder hairy roots, og at vi kan få disse rødder til at lave netop de cucurbitaciner, som er interessante i en lægemiddelsammenhæng," siger Søren Bak.

Snublede på målstregen

Der, hvor forskerne snublede på målstregen, var i forhold til mængden af cucurbitaciner, som de kunne få planterødderne til at producere.

Uanset, hvor meget de forsøgte at presse planterødderne, kunne de ikke få dem til at producere signifikant mere af det potentielle lægemiddel.

Ligesom cucurbitacinerne hæmmer væksten af celler og derfor kan være gift for kræftceller, er stofferne nemlig også giftige i for store mængder for græskarrødderne selv. Det viste forskningsarbejdet kun alt for tydeligt.

Derfor konkluderer Søren Bak, at rødderne – og forskerne – på den måde nok ramte et biologisk maksimum.

"I studiet har vi vist, at vi kan lave hairy roots ud af græskarrødder, at vi kan ændre på produktionen af cucurbitaciner, og at vi kan ændre på, hvordan disse cucurbitaciner ser ud. Der, hvor vi ikke er lykkedes, er, at vi ikke endnu kan lave spandevis af cucurbitaciner. Det vil græskarrødderne ikke være med til," siger han.

Muligt at lave cucurbitaciner i gærceller

Selvom forskningsarbejdet ikke blev den armene-over-hovedet-hurra-oplevelse, som forskerne havde håbet på, mener Søren Bak stadig, er der er andre muligheder for at lave en interessant masseproduktion af cucurbitaciner.

Det skal bare ikke være i hairy roots fra planter i græskarfamilien.

"Der er en mulighed for på sigt at overføre syntesevejen fra planterne til for eksempel gærceller og derved få dem til at lave disse værdifulde stoffer. Det kræver dog, at man får fundet alle generne for cucurbitacinerne. Fordelen ved hairy roots havde været, at man netop ikke behøvede at kende alle generne i biosyntesevejen. Ligeledes skal vi nok forvente, at gærcellerne også vil finde, at cucurbitacinerne er giftige for dem. Det skal man så finde en løsning på," siger Søren Bak.

"Metabolic engineering of cucurbitacins in Cucurbita pepo hairy roots" er udgivet i Frontiers in Plant Science. Søren Bak, Aldo Almeida og Sotirios C. Kampranis har modtaget støtte fra Danmarks Frie Forskningsfond, mens Søren Bak har modtaget en Distinguished Investigator-bevilling under Novo Nordisk Fondens forskningslederprogram til projektet "EcoSap: Triterpenoid Saponins as Green Solutions for Future Sustainable Food Production".

The long term goals of the Molecular Evolution research group is to elucidate the impact of evolution of plant multigene families and their impact on...

Dansk
© All rights reserved, Sciencenews 2020