2月27日，國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）在線發(fā)表了美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的合成生物學(xué)家們的最新研究成果：通過(guò)基因工程酵母，讓其生產(chǎn)大麻的主要成分——讓人興奮的THC（四氫大麻酚）和非精神活性物質(zhì)CBD（大麻二酚），以及大麻這種植物天然所不含的一些新型大麻素。這種利用基因工程酵母生產(chǎn)大麻素的方法，與傳統(tǒng)提取方法相比，不僅成本低廉，而且更安全和環(huán)保。

“對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，好處是高質(zhì)量、低成本的CBD和THC：你可以從酵母中得到你想要的東西?！奔又荽髮W(xué)伯克利分?；瘜W(xué)和生物分子工程教授、勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的科學(xué)家Jay Keasling說(shuō)， “這是一種更安全、更環(huán)保的生產(chǎn)大麻素的方法?！?/p>

酵母僅需要糖類(lèi)，是一種簡(jiǎn)單而廉價(jià)的生產(chǎn)純大麻素的方法。而傳統(tǒng)的方法，也就是從大麻植物的花蕾中提取純大麻素的成本很高。

此前有研究描述了在酵母中構(gòu)建部分的大麻素生產(chǎn)線，但沒(méi)有完整的過(guò)程。這項(xiàng)最新的研究首次“將所有的部分表現(xiàn)完整，而且是在一個(gè)細(xì)胞內(nèi)完成，這一點(diǎn)非常棒?！奔幽么竺商乩麪朒yasynth Bio公司首席執(zhí)行官Kevin Chen如此評(píng)價(jià)，有至少10家公司在跟Hyasynth Bio公司一樣致力于開(kāi)發(fā)能夠生產(chǎn)大麻類(lèi)的工程酵母、細(xì)菌和藻類(lèi)。

目前，美國(guó)食品藥物管理局（FDA）已批準(zhǔn)含有THC的藥物用于減少化療后的惡心和改善艾滋病患者的食欲。CBD則被越來(lái)越多地用于化妝品，也就是所謂的藥妝品，并已被批準(zhǔn)用于治療兒童癲癇發(fā)作。它正在作為一種治療包括焦慮、帕金森病和慢性疼痛在內(nèi)的多種疾病的療法進(jìn)行研究。

然而，對(duì)大麻中100多種其他化學(xué)物質(zhì)的醫(yī)學(xué)研究一直很困難，這些化學(xué)物質(zhì)的含量通常很低，很難從大麻中提取出來(lái)。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，例如酵母這樣更便宜、更純的來(lái)源，可以使這類(lèi)研究更容易。實(shí)際上，酵母已經(jīng)可以生產(chǎn)包括人類(lèi)生長(zhǎng)激素、胰島素、凝血因子等藥物。最近，酵母還可以產(chǎn)生嗎啡和其他阿片類(lèi)藥物，但目前還沒(méi)有上市。

研究團(tuán)隊(duì)修改了釀酒酵母中的幾個(gè)基因，并從5種細(xì)菌和大麻中引入了其他基因。他們總共進(jìn)行了16次基因改造，將半乳糖轉(zhuǎn)化為T(mén)HC或CBD的非活性形式，隨后加熱這些大麻素將它們轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)。研究小組獲得的THC含量約為每升8毫克，CBD含量更低些。

他們還使酵母產(chǎn)生了另外兩種天然大麻素，CBDV （次大麻二酚）和THCV （四氫次大麻酚），這兩種物質(zhì)的作用尚不清楚。

令人驚訝的是，研究團(tuán)隊(duì)還能改造他們的酵母菌，將各種脂肪酸轉(zhuǎn)化成自然界中不存在的大麻素。篩選這些化合物的治療特性是具備可行性的，如果有任何希望都可以申請(qǐng)專(zhuān)利，因?yàn)樗鼈儾皇亲匀划a(chǎn)生的。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，新產(chǎn)生的大麻素可能有助于建立制藥公司的興趣，這些公司此前很少積極探索大麻類(lèi)藥物。

他們最后總結(jié)表示，這些研究結(jié)果為大規(guī)模生產(chǎn)天然和合成大麻素用作處方藥奠定了基礎(chǔ)，有望增強(qiáng)對(duì)這些化合物的藥理學(xué)研究。

Keasling強(qiáng)調(diào)，“基于新型大麻素的新療法也是有可能的：其中包括很難從植物中獲取的罕見(jiàn)大麻素，以及不可能從植物中獲得的非天然大麻素。”

值得注意的是，目前，大麻及其提取物在美國(guó)的10個(gè)州及哥倫比亞特區(qū)是合法的，而娛樂(lè)性大麻——吸煙、蒸發(fā)或在食用產(chǎn)品中消費(fèi)——在美國(guó)是一項(xiàng)數(shù)十億美元的全國(guó)性業(yè)務(wù)。

Keasling已于2015年在加州成立了Demetrix公司，該公司目前從加州大學(xué)伯克利分校使用授權(quán)使用酵母產(chǎn)生大麻素的技術(shù)。

'經(jīng)濟(jì)前景看起來(lái)真的很好。' Keasling說(shuō)，“成本是有競(jìng)爭(zhēng)力的，或者說(shuō)比從植物中提取大麻素的成本更低。生產(chǎn)商也不必?fù)?dān)心過(guò)程中產(chǎn)生雜質(zhì)污染，例如，CBD中的THC，這種物質(zhì)會(huì)讓你感到興奮。”

不過(guò)，加州卡爾斯巴德Librede公司的首席執(zhí)行官Jason Poulos表示，要想與天然植物提取的大麻素競(jìng)爭(zhēng)，上述大麻素產(chǎn)量至少需要提高100倍。Librede公司擁有從酵母中提取大麻素的工藝的首個(gè)專(zhuān)利。

作為合成生物學(xué)的先驅(qū)之一，Keasling長(zhǎng)期以來(lái)一直致力于將酵母菌和細(xì)菌開(kāi)發(fā)為“綠色”制藥廠，以消除化學(xué)工業(yè)中常見(jiàn)的昂貴的合成或提取過(guò)程，以及通常有毒或有害環(huán)境的化學(xué)副產(chǎn)品。

Keasling認(rèn)為，大麻種植是能源密集型和環(huán)境破壞型產(chǎn)業(yè)的典型例子。美國(guó)加州西北部的農(nóng)場(chǎng)用的殺蟲(chóng)劑和化肥污染了溪流，非法種植還導(dǎo)致了砍伐。室內(nèi)種植的通風(fēng)機(jī)和種植燈則需要消耗大量的能源，占全年電力消耗的比例越來(lái)越大。一項(xiàng)研究估計(jì)，加州大麻產(chǎn)業(yè)占該州電力使用量的3%，室內(nèi)種植已經(jīng)導(dǎo)致一些城市停電。

因此，Keasling對(duì)尋找一種“綠色”的方法來(lái)生產(chǎn)大麻中的活性化學(xué)物質(zhì)很感興趣。

“這是一項(xiàng)有趣的科學(xué)挑戰(zhàn)。”他表示，這與他在酵母領(lǐng)域成功克服的其他挑戰(zhàn)類(lèi)似。2006年，Keasling培育出世界上第一株生產(chǎn)抗瘧藥物青蒿酸的酵母工程菌。他還通過(guò)改造酵母，將植物廢料轉(zhuǎn)化為生物燃料，為食品和化妝品工業(yè)以及制造新材料的化學(xué)中間體合成風(fēng)味和氣味。

“但當(dāng)你看到一些癲癇患者，尤其是兒童，在使用CBD時(shí)獲得一些幫助，你就會(huì)意識(shí)到這些分子有一定的價(jià)值，而在酵母中產(chǎn)生大麻素可能真的很棒。”Keasling表示。