EN / DA
Miljø og bæredygtighed

Forskere laver cannabinoider i gær

Markedet for cannabis er eksploderet i de seneste år, og det kommer kun til at blive større fremadrettet. Nu har forskere endelig fundet ud af, hvordan de kan lave det i gær, og det åbner op for helt nye medicinske anvendelsesmuligheder.

Cannabisplanten indeholder mere end 100 forskellige cannabinoider. De to mest kendte er tetrahydrocannabinol (THC) og cannabidiol (CBD).

Flere og flere lande legaliserer i disse år cannabisprodukter. I Danmark har vi også en forsøgsordning med cannabisprodukter, der gør det muligt at få recept på blandt andet te med cannabis eller cannabisolie.

Cannabinoider har både medicinske og afslappende effekter på mennesker. Personer med epilepsi eller sklerose har for eksempel ofte gavn af medicinering med cannabisprodukter, og i dag kan man også købe hudplejeprodukter og kaffe med cannabinoider i. Bryggerier er desuden begyndt at kigge på muligheden for at lave cannabinoid-øl, ligesom læskedriksproducenter vil lave sportsdrikke med cannabinoider i.

Der er altså et hastigt voksende behov for kontrolleret at kunne producere store mængder cannabinoider, og nu er forskere for første gang lykkedes med at få gær til at lave dem. Det åbner op for endnu flere anvendelsesmuligheder af cannabis.

”Cannabinoider er dyre at fremstille syntetisk samt dårlige for miljøet, og de er stadig ulovligt at producere i mange lande gennem traditionel dyrkning af cannabis. Derfor er der behov for at kunne fremstille dem på en anden måde, og her er gær oplagt. Vi kan nu lave cannabinoider gennem en helt almindelig gæringsproces, ligesom man laver øl,” fortæller forskeren bag cannabinoid-gæren, Jay Keasling, der er professor ved Keasling Lab på University of California, Berkeley og ved Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability, Danmarks Tekniske Universitet.

Det spektakulære forskningsresultat er for nylig offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature.

Cannabinoider bruges medicinsk allerede i dag

THC er det mest psykoaktive stof i cannabisplanten og benyttes i dag medicinsk til at behandle blandt andet kvalme og opkast i forbindelse med kemoterapi samt mod anoreksi og til at modvirke vægttab blandt mennesker med HIV.

CBD benyttes til at behandle epilepsi og andre sygdomme i nervesystemet.

Forskere ved kun lidt om, hvad resten af plantens mange cannabinoider gør, men for at kunne lave forsøg med dem, har de behov for at få adgang til dem enkeltvis.

Prisen for syntetiserede cannabinoider ligger på mellem USD 40.000 og 70.000 per kilo. Prisen for at lave dem med Jay Keaslings gær bliver USD 400 per kilo.

Produktionen af cannabinoider ved hjælp af gær koster desuden kun en tiendedel af prisen i forhold til at dyrke planterne i et drivhus, og så er prisen endda ikke den eneste fordel.

”Det er både dyrt og dårligt for miljøet at dyrke cannabis. I Californien går ca. 3 procent af statens elektricitet til at dyrke cannabis, og så koster det også store mængder vand. Derudover er der et enormt spild ved at producere cannabis, fordi man kun udnytter planteskuddene. Alle disse problemer har dyrkning af gær ikke,” forklarer Jay Keasling.

Gær kan lave unaturlige cannabinoider

Foruden at kunne producere de rene cannabinoider til en fraktion af prisen har den nyudviklede cannabinoid-gær også en helt tredje fordel: forskerne kan lave helt nye former for cannabinoider.

Når forskerne fodrer gæren med forskellige fedtsyrer, producerer den forskellige cannabinoider, som den naturlige plante slet ikke kan. Disse cannabinoider kan ifølge Jay Keasling have helt andre virkninger end de naturlige cannabinoider, og derfor er det muligt, at nogle af dem kan udvikles til medicinske landvindinger.

Blandt andet kan man forestille sig, at forskellige kemiske ændringer i cannabinoiderne kan gøre dem mere potente eller give dem andre virkninger, eller at de kan binde til forskellige former for medicin og på den måde indgå i helt nye former for kombinationsbehandlinger.

”Gæren er lidt sløset, når den laver cannabinoiderne, og det betyder, at den laver nogen, som planten ikke kan. Det er en kæmpe fordel i at finde cannabinoider med enten nye eller mere potente egenskaber,” siger Jay Keasling.

Jay Keasling har sammen med University of California, Berkeley patenteret cannabinoid-gæren og startet firmaet Demetrix, som har til formål at udvikle nye former for medicin på baggrund af de muligheder, som cannabinoid-gæren åbner op for.

”Vi kan allerede nu lave lige præcis det, som folk har brug for. Lige nu fokuserer vi på de naturlige og almindeligste former for cannabinoider, men senere går vi videre med de sjældne og unaturlige. Vi vil sikkert samarbejde med medicinalindustrien og universitet om blandt andet at teste forskellige cannabinoider mod diverse sygdomme,” siger Jay Keasling.

Satte gener fra andre organismer ind i gær

I forskningsarbejdet tog forskerne fem forskellige gener fra både cannabisplanten og fra andre organismer og satte dem ind i gærcellerne.

Generne koder for forskellige trin i den proces, som til sidst fører til produktionen af cannabinoider.

Forskerne valgte nogle gener fra andre organismer på steder, hvor generne er mere effektive end cannabisgenerne i forhold til at lave de basismolekyler, der siden hen bliver til cannabinoider. De brugte specialiserede gener fra cannabisplanten til at lave de endelige cannabinoider.

”Generne koder for forskellige enzymer, og her valgte vi de mest effektive, vi kunne finde,” forklarer Jay Keasling.

Forskere kæmpede om at komme først med cannabinoid-gær

Jay Keaslings forskergruppe var ikke alene med drømmen om at få gær til at lave cannabinoider.

Markedet for cannabisprodukter vokser eksplosivt, så hvert et patent er en potentiel guldgrube.

Derfor var kampen mellem de forskellige forskergrupper, der forsøgte at gøre, hvad Jay Keasling endte med at komme først med, også stor.

Ét af de steder i forskningen, hvor mange af de andre forskere sad fast, var omkring et enzym, der er ophav til det modermolekyle, som alle cannabinoider bliver dannet ud fra.

Canadiske forskere havde allerede patenteret et fund af et enzym, som de mente var ansvarlig for processen.

Uanset hvor meget Jay Keasling og hans forskergruppe forsøgte at få netop genet for det enzym ind i deres gær, kunne de dog ikke få det til at virke, og det fik dem til at gå tilbage til planten og lede på ny.

I planten fandt de et andet gen, og da de satte det ind i deres gær, begynde den at sprøjte cannabinoider ud.

”Det var så svært et problem, at det blev en stopklods for mange af de andre forskergrupper, og vi endte med at vinde kapløbet,” fortæller Jay Keasling.

Artiklen ”Complete biosynthesis of cannabinoids and their unnatural analogues in yeast” er udgivet i Nature. Jay Keasling er Professor of Chemical Engineering and Bioengineering og Principal Investigator, Keasling Lab, University of California, Berkeley og Lawrence Berkeley National Laboratory og Scientific Director, Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability, Danmarks Tekniske Universitet.

Jay D. Keasling
Professor
Biology is one of the most exciting areas of science and engineering because of its potential to solve a variety of global challenges. The Keasling Lab at the University of California, Berkeley and Lawrence Berkeley National Laboratory is an interdisciplinary team of scientists and engineers who focus on engineering the chemistry inside microbial cells to produce life-saving therapies, clean-burning fuels, and new materials for a variety of applications. We develop metabolic pathways to produce these valuable molecules, engineer genetic systems to control those pathways, develop technologies to make engineering biology easier, and explore fundamental questions in biochemistry and microbial biology.