Låsa upp hemligheterna för en cancerbekämpande blomma
En kemikalie extraherad från en liten blommande växt har hjälpt i kampen mot cancer i årtionden. Nu, efter en 60-årig jakt, har forskare äntligen upptäckt hur det skapar denna medicinskt viktiga molekyl.
Madagaskar periwinkle, eller rosig periwinkle, är en trevlig liten växt som pryder många trädgårdar.
Men det finns mer i detta angiosperm än vad som ser ut - det är faktiskt en livräddare.
I årtionden har forskare ivrigt extraherat en kemikalie som kallas vinblastin från dess löv.
I Kanada, på 1950-talet, upptäckte forskare att vinblastin är ett otroligt användbart cancerläkemedel.
Det hindrar celler från att komma in i mitos och därmed avbryta celldelning, och det har använts mot urinblåsan, testiklarna, lungorna, äggstockarna och bröstcancer.
Världshälsoorganisationen (WHO) listar det som ett viktigt läkemedel och klassificerar det som ett av "de mest effektiva, säkra och kostnadseffektiva läkemedlen för prioriterade förhållanden."
Problemet med vinblastin
En viktig fråga har förstört vinblastins användbarhet: det är mycket svårt och ineffektivt att extrahera. Trots framsteg inom teknik som har hjälpt till att effektivisera förfarandet är det fortfarande långsamt och dyrt. För närvarande krävs cirka 500 kg torkade löv för att producera bara 1 gram vinblastin.
På grund av den otroliga mängden benarbete som krävs för att producera läkemedlet har forskare varit på ett 60 år långt uppdrag för att förstå hur växten tillverkar denna kemikalie.
Om de förhoppningsvis kan förstå den naturliga processen kan de efterlikna den i laboratoriet och utforma sätt att producera vinblastin mer effektivt och, viktigare, till en lägre kostnad.
Under de senaste 15 åren har forskare vid professor Sarah O'Connors laboratorium vid John Innes Center i Norfolk, Storbritannien, försökt riva upp genetiken i Madagaskars periwinkle.
Slutligen har Dr. Lorenzo Caputi och hans team - i samarbete med forskare vid Courdavault-gruppen i Tours, Frankrike - beskrivit den sista pusselbiten.
Genom att använda avancerade genom-sekvenseringstekniker har de fäst ner de saknade generna i vägen till vinblastinproduktion.
”Vinblastine är en av de mest strukturellt komplexa medicinskt aktiva naturprodukterna i växter, varför så många människor under de senaste 60 åren har försökt komma dit vi har kommit i den här studien. Jag kan inte tro att vi äntligen är här. ”
Prof. Sarah O'Connor
De 31 stegen till vinblastine
Som studieförfattarna påpekar bygger deras resultat på år av arbete som utförts i ett antal laboratorier över hela världen. Det har verkligen varit en gemensam insats.
Deras senaste artikel, med titeln ”Saknade enzymer i biosyntesen av cancerläkemedlet vinblastin i Madagaskar periwinkle,” publiceras i tidskriften Vetenskap. I artikeln identifierar forskarna också de enzymer som är involverade i de sista stegen för syntetisering av vinblastin: katarantin och tabersonin.
Med hjälp av modern teknik, traditionell kemi och litteratur som skrevs på 1960- och 70-talet sammanställde de de kemiska stegen som var inblandade i att omvandla föregångarmolekylen till vinblastin - totalt 31 steg. Den rosiga periwinkle är verkligen en imponerande växt.
Enzymerna som de identifierade kan kopplas med hjälp av syntetiska biologitekniker som redan används, vilket skapar en välbehövlig genväg till produktion av vinblastin.
Det finns goda skäl att vara glada över dessa resultat. Prof. O'Connor säger, "Med denna information kan vi nu försöka öka mängden vinblastin som produceras antingen i växten eller genom att placera syntetiska gener i värdar som jäst eller växter."
De förutspår att deras laboratorium, eller en konkurrent, inom de närmaste 12–18 månaderna ska kunna skapa små mängder vinblastin eller dess föregångare vindolin och katarantin.
