Het overbekende bakkersgist is al eeuwenlang het werkpaard van de biotechnologie. Ook van de moderne biotechnologie. Zo worden er voedingsadditieven, maar ook therapeutische stoffen door gist geproduceerd. In de jaren negentig was de productie van insuline een doorbraak, tegenwoordig gaat het om producten waarvoor complexe genetische aanpassingen in gist nodig zijn.

In 2006 presenteerde Jay Keasling (University of California, Berkeley) een gistcel die een anti-malaria-medicijn kon produceren; artemisinine. Normaal gesproken wordt artemisinine uit planten gewonnen, maar door een gist de plantengenen te geven waarmee het molecuul gemaakt wordt, zou de productielijn van dit medicijn makkelijker en gecontroleerder kunnen plaats vinden. Tien jaar later, in 2016, blijkt de productie van artemisinine uit bakkersgist echter nog geen commercieel succes.

En toch is deze nog nieuwe strategie een veel gebruikte aanpak voor de productie van complexe moleculen. Een stofwisselingsroute bestaande uit een reeks van genen afkomstig van soms heel diverse organismen plaatst men in bakkersgist, die vervolgens aangezet wordt om het molecuul te produceren.

Zo publiceerde de groep van Christina Schmolke (Stanford University) in 2015 over een gist die opiaten kon maken. De opbrengst was in eerste instantie nog zeer laag, maar productie-optimalisatie is in gist veelal sneller te realiseren dan in planten. Daarnaast is in genetisch gemodificeerde gisten het vaak mogelijk om met kleine aanpassingen net iets andere, maar ook farmaceutisch relevante, moleculen te produceren.

Dit komt naar voren bij de laatste studie van Jay Keasling. Zijn onderzoeksgroep transplanteerde de stofwisselingsroute om cannabis-moleculen te maken in gist. Met behulp van deze route zijn diverse moleculen konden de onderzoekers zowel het molecuul tetrahydrocannabinol (THC) alsook cannabidiol (CBD) produceren door de transgene gist. Beide stoffen kennen diverse medische toepassingen.

De meerwaarde is dat met deze stofwisselingsroute als uitgangspunt het ook mogelijk is om cannabinoïden te produceren die niet in de natuur voorkomen door bijvoorbeeld andere genen bij te schakelen. Bovendien zijn de stoffen ieder apart te produceren, en niet als mengsel van allerlei cannabinoïden zoals die in de plant voorkomen. Ook in deze studie presenteren de onderzoekers een gistcel die bij lange na nog niet voldoende produceert voor een rendabel productieproces. Nog niet…

Reflectie

Steeds meer complexe moleculen kunnen door genetisch gemodificeerde micro-organismen worden geproduceerd in het laboratorium. Voor moleculen die uit planten afkomstig zijn, biedt dit het voordeel dat er geen afhankelijkheid van het plant-groei-seizoenen bestaat en dat er geen risico is op een eventuele verontreiniging met pesticiden.

Psychoactieve moleculen zoals opiaten en cannabinoïden worden in sommige landen als medicinale stoffen toegestaan. De productie ervan dient dan onder zeer gecontroleerde omstandigheden plaats te vinden. Zo hebben deze onderzoekers toestemming ontvangen van de Amerikaanse ‘Drug Enforcement Administration’. In Canada werkt het bedrijf Hyasynth aan de productie van cannaninoïden in gist waarbij hun werkzaamheden gereguleerd worden onder de ‘Narcotic Control Regulations of Health Canada’.

Mocht het zo ver komen dat deze genetisch gemodificeerde gisten in Nederland worden ingezet voor productie van medicinale opiaten en cannabinoïden dan geldt hiervoor ook de bestaande GGO regelgeving.