酿造毒品？《Science》报道阿片类化合物的真菌内生物全合成

最近，斯坦福大学Christina D. Smolke领导的研究小组利用基因改造的酵母成功合成出阿片类化合物，这是至今为止合成生物学中最复杂的壮举之一。不过，业内对这一方法也表达了担忧，基因改造酵母既然能生产阿片类化合物，那么会不会被不法分子用于生产毒品？

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这项利用酵母完成复杂的阿片合成途径的研究成果刊发于最新的《Science》杂志上。这种基因工程酵母，包含20多种来自酵母本身、植物、细菌，甚至还有一段来自啮齿类动物的基因，能把糖转化为蒂巴因（thebaine），这是吗啡类止痛药的关键前驱体。而人们在数千年来，一直通过从植物罂粟中提取这些止痛药。该研究团队还发现，通过对酵母的进一步改造，它还能生产氢可酮（hydrocodone），这是一种广泛使用的止痛药，目前由蒂巴因通过化学转化而得。

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“这是一个重大的里程碑，”瑞典哥德堡查尔姆斯理工大学的合成生物学家Jens Nielsen说。他补充说，这项工作充分展示了合成生物学的复杂性，并能将复杂的代谢途径转移到微生物中。合成生物学家此前设计能够生产青蒿素的酵母，只需要插入少量植物基因。而为了让酵母生产蒂巴因，Smolke的团队需要诱导酵母细胞表达21个外源基因，而制造氢可酮的酵母则引入了23个基因。

现在让我们回顾一下整个研究历程。去年，Smolke的研究小组实现了利用工程酵母完成整个途径的后面部分——从蒂巴因到吗啡。今年四月，加拿大的微生物学家Vincent Martin和他的同事设计的工程酵母，能从一个名为R-reticuline的中间体合成吗啡。几个星期后，加州大学伯克利分校的合成生物学家John Dueber和他的同事宣布，他们利用酵母完成了整个途径的前半部分，从葡萄糖到另一个中间体：S-reticuline。最终，这两个团队在六月下旬报道，他们已经找到整个途径的最后一环——能将S-reticuline转化成R-reticuline的酶（点击查看酵母合成吗啡关键步骤解决，引发管控的讨论）。

对这一研究一直有生物专家表示担心，就像啤酒爱好者能在家酿造啤酒一样，不法分子或许也能利用这些菌株在家酿造海洛因。

当然，并不是每个人都会担心自酿的阿片类药物。得克萨斯州奥斯汀大学的合成生物学家Andrew Ellington认为这种担心“有些过了”。他认为，与通过罂粟制毒相比，通过发酵生产的阿片类化合物的量微乎其微，几乎都可以忽略。但Martin显然不同意这一观点，他认为“在芝加哥，一个人拥有罂粟田很难，而弄点酵母则容易得多。”

图片来源：www.duitang.com

正如昨天所说，科学总是充满了争议，而这也是促进科研进步的动力，不是吗？

1. http://news.sciencemag.org/biology/2015/08/powerful-painkillers-can-now-be-made-genetically-modified-yeast-are-illegal-drugs

2. http://www.sciencemag.org/content/early/2015/08/12/science.aac9373.abstract