Andrew Jones, da Miami University, e sua equipe de alunos podem ter desenvolvido uma pesquisa primeiro.

Por meio da engenharia metabólica, eles descobriram uma maneira de produzir de forma sustentável um candidato promissor a uma droga para ajudar os pacientes com depressão resistente ao tratamento.

Suas descobertas foram publicadas na revista Metabolic Engineering intitulada, "Produção in vivo de psilocibina em E. coli . "

A psilocibina está agora em ensaios clínicos, e os profissionais médicos veem resultados promissores para seu uso no tratamento de vícios, depressão e transtorno de estresse pós-traumático em humanos.

Jones, professor assistente no departamento de química de Miami, papel, e engenharia biomédica, acreditava que ele poderia inventar um processo usando bactérias geneticamente modificadas para produzir a droga candidata.

O químico, psilocibina, é naturalmente encontrado em um cogumelo específico, Psilocybe cubensis. Jones disse para produzir psilocibina em massa a partir de seu hospedeiro cogumelo natural, exigiria muito tempo e muito espaço. Atualmente, métodos alternativos de produção de produtos químicos sintéticos são usados, mas são muito caros. Jones, o investigador principal desta pesquisa, queria uma solução que mantivesse a integridade biológica e reduzisse os custos de produção.

Encontrar um hospedeiro orgânico ideal

Por meio da engenharia metabólica, que encontra maneiras de aumentar a capacidade de uma célula de produzir um composto de interesse, sua equipe de alunos desenvolveu uma série de experimentos para identificar as condições ideais de produção de psilocibina. O artigo publicado recentemente descreve seu trabalho para otimizar a produção de psilocibina na bactéria Escherichia coli. A equipe está usando um conhecido E. coli cepa que é projetada para produção de laboratório segura.

"Estamos pegando o DNA do cogumelo que codifica sua capacidade de fazer este produto e colocando-o em E. coli , "disse ele." É semelhante à maneira como você faz cerveja, através de um processo de fermentação. Estamos efetivamente pegando a tecnologia que permite escala e velocidade de produção e aplicando-a em nossa produção de psilocibina E. coli . "

Seu resultado final é um passo significativo para demonstrar a viabilidade de produzir este medicamento economicamente a partir de uma fonte biológica.

"O que é empolgante é a velocidade com que fomos capazes de atingir nossa alta produção. Ao longo deste estudo, melhoramos a produção de apenas alguns miligramas por litro para mais de um grama por litro, um aumento de quase 500 vezes, "Jones disse.

Ele dá muito crédito e elogios a seus alunos que projetaram muitos dos experimentos realizados durante o estudo de 18 meses.

"Grande parte do meu trabalho é treinar alunos de graduação para fazer esse trabalho. A ideia básica era minha, mas muito do projeto experimental recaiu sobre os alunos. Logo no início, Eu ajudaria a orientá-los no processo de design experimental. Em direção ao fim, eles estavam se tornando mais independentes. Esse é o tipo de aluno que queremos quando eles se aproximam da formatura, "Jones disse.

Aprendendo a realizar experimentos de laboratório

A autora principal Alexandra (Lexie) Adams, um graduado júnior de engenharia química, tornou-se membro da equipe de pesquisa em seu primeiro ano, assim que o Jones Lab estava começando. Paciente e meticuloso, Jones trabalhou com Adams reconhecidamente nervoso nos fundamentos da pesquisa de laboratório. Valeu a pena.

O trabalho inicial foi feito no verão de 2018 como Adams e outro aluno de graduação coautor, Nicholas Kaplan, participou do Programa de Bolsas de Estudo de Graduação de Verão em Miami. O programa oferece financiamento a alunos para pesquisas de graduação.

Ambos os alunos, trabalhando em estudos separados, aprendeu os meandros da pesquisa, ganhando confiança e aprendendo lições à medida que o verão avançava.

Kaplan, um graduado júnior de engenharia química, estudou a viabilidade de cianobactérias como outro potencial hospedeiro de engenharia metabólica. Suas descobertas mostraram resultados mistos, e foi decidido que a equipe de laboratório se concentraria na psilocibina de Adams em E. coli projeto.

Comemorando um avanço na pesquisa

Adams se lembra de quando viram o avanço em suas pesquisas. Seu objetivo era transferir o DNA do cogumelo e ver a atividade no E. coli hospedeiro.

"Assim que transferimos o DNA, vimos [um minúsculo] pico emergir em nossos dados. Sabíamos que tínhamos feito algo enorme, " ela disse.

Outros membros da equipe incluíram:graduado Zhangyue "Tom 'Wei (Miami '19), graduado John "Jack 'Brinton (BS Miami '17, MS Miami 19), júnior Chantal Monnier, sênior Alexis Enacopol, e a funcionária Theresa Ramelot, especialista em instrumentação.

Tanto Adams quanto Kaplan continuam trabalhando com Jones. Os alunos estão liderando projetos que se baseiam no recente sucesso do trabalho com a psilocibina. Cada um deles está começando a transmitir o que aprenderam no laboratório, orientando novos alunos de graduação que ingressam no Jones Lab.

"É importante para [os novos alunos] entender o quadro geral para que vejam as razões para as diferentes etapas dos experimentos, "Kaplan disse.

Jones está perseguindo a próxima fase desta pesquisa, estudando maneiras de fazer o E. coli bactérias um hospedeiro melhor - o próximo passo para permitir a produção sustentável nos níveis exigidos pela indústria farmacêutica.