Cannabinoidi low-cost da lievito modificato: CBD e THC (e non solo) per nutraceutica, cosmetica e medicina. Il punto sulla ricerca

Se ne è già parlato, ma urge approfondire il tema, quindi su come cellule del lievito di birra Saccharomyces cerevisiae siano state utilizzate per l’estrazione di Cannabinoidi. Nel caso specifico, quei Cannabinoidi che sono molto utili in nutraceutica e nel settore terapeutico. Se il sistema si rivelasse e si realizzasse in tutta la sua potenzialità, consentirebbe di avere Cannabinoidi low-cost da lievito modificato.

Il professore Jay D. Keasling – foto Berkeley College of Chemistry

Lo studio è stato portato avanti da un folto gruppo di ricercatori. Tra loro, il professore Michael A. Reiter, Dipartimento di Biosystems Science and Engineering, ETH Zurich, Basilea, il professore Jay D. Keasling, California Institute of Quantitative Biosciences dell’Università della California a Berkeley. Il tutto pubblicato sulla rivista scientifica Nature-international journal of Science (leggere a questo link).

L’analisi è stata ideata dai professori e ricercatori Xiaozhou Luo, Michael A. Reiter, Leo d’Espaux, Jeff Wong, Charles M. Denby, Anna Lechner e Jay D. Keasling.

Produzione di cannabinoidi analoghi – Completa biosintesi dei cannabinoidi e dei loro analoghi non naturali nel lievito

Cannabinoidi low-cost da lievito modificato, concetto alla base dell’idea

Percorso biosintetico ingegnerizzato per la sintesi di cannabinoidi in Saccharomyces Cerevisiae

Grazie a questi lieviti modificati nel Dna con l’inserimento di dodici geni dalla Cannabis e da quattro tipi di batteri, “i composti ottenuti, come il CBD e il THC, sono di alta qualità e hanno un costo basso – ha detto il professore Jay D. Keasling – È un modo più sicuro e più rispettoso dell’ambiente per produrre cannabinoidi”.

Si passa quindi dalla trasformazione della spremitura dell’uva in vino, dalla lievitazione dell’impasto di farine per pane e pizze, dal mosto di grano fermentato in birra, a ben altra produzione.

Oltre all’insulina e agli oppiacei, il microorganismo al centro di questo studio, il Saccharomyces cerevisiae. può mettersi a produrre Cannabinoidi… ma non solo Cannabidiolo-CBD e Tetraidrocannabinolo-THC.

Quale meccanismo chimico viene stimolato con questa combinazione di geni nel Saccharomyces cerevisiae per ottenere Cannabinoidi low-cost da lievito modificato?

Semplificando, si tratta di tecniche di biologia sintetica che hanno permesso di inserire nel Dna del lievito Saccharomyces cerevisiae: dodici geni dalla Cannabis e da quattro tipi di batteri. I geni della pianta inseriti nel Dna del microorganismo sono quelli che le permettono alla Cannabis di produrre in natura i cannabinoidi.

I geni inseriti producono alcuni enzimi e questi inducono il lievito a lavorare in maniera diversa, in modo da utilizzare lo zucchero (galattosio) per avere un prodotto finale diverso: durante il processo di fermentazione, invece di produrre alcol come avviene normalmente, il lievito trasforma gli zuccheri in cannabinoidi.

In particolare, sono stati inseriti:

• geni di Cannabis che codificano gli enzimi coinvolti nella biosintesi dell’acido olivetolico, precursore nella biosintesi dei tetraidrocannabinoli;
• il gene per un enzima non ancora scoperto con geranil pirofosfato, intermedio della via metabolica dell’acido mevalonico utilizzata dagli organismi viventi nella biosintesi di terpeni, terpenoidi e steroli.

“In pratica si induce il lievito a trasformare lo zucchero nel precursore dei cannabinoidi, dal quale si ricavano i composti THC e CBD – ha illustrato Stefano Materazzi, chimico dell’università La Sapienza di Roma – Dal precursore si possono ottenere anche altre sostanze. Adesso sarà interessate capire se quelle nuove ottenute dai ricercatori hanno effetti nuovi e produrle per via sintetica offre la possibilità di studiarle”.

Infatti, grazie a questo stesso sistema, i ricercatori hanno ottenuto anche nuovi cannabinoidi che normalmente non si trovano nella Cannabis.

“Il nostro lavoro presenta una piattaforma per la produzione di cannabinoidi sia naturali che del tutto nuovi – sottolineano i ricercatori statunitensi nella relazione – sostanze che consentiranno uno studio più rigoroso di questi composti e potrebbero essere utilizzati nello sviluppo di trattamenti per una grande varietà di problemi che riguardano la salute umana”.

Produzione di acido divarinolico e CBGVA – Completa biosintesi dei cannabinoidi e dei loro analoghi non naturali nel lievito

Lo studio ha coinvolto 21 ricercatori e con lo stesso professore Jay D. Keasling, strutture e rappresentanze di istituti di tutto il mondo, Demetrix, Inc. a Emeryville, Berkeley Brewing Science Inc. a Berkeley e Genomatica Inc. a San Diego, tutte in California.

Poi,  come affiliati, la Divisione Sistemi e ingegneria biologica, Lawrence Berkeley National Laboratory con il Dipartimento di ingegneria chimica e biomolecolare, Università della California, a Berkeley.

E ancora, il Laboratorio chiave della biotecnologia industriale, ministero della Pubblica Istruzione, Università di Jiangnan, Wuxi (Cina), il Novo Nordisk Foundation Centre for Biosustainability, Università tecnica della Danimarca, a Lyngby (Danimarca), il Centro per biochimica sintetica, Istituto di biologia sintetica, Shenzhen Institutes of Advanced Technologies, a Shenzhen (Cina), il Dipartimento di biotecnologia e bioingegneria, Sandia National Laboratories, a Livermore (California).