绿色制药厂

每年有数亿人死于这种寄生虫病，50多万人——其中大多数是幼儿——死于这种疾病。有一种非常有效的药物可以成功治疗疟疾，但它们的供应非常短缺。这就是为什么拉尔夫·博克和他的团队想出了一种巧妙的方法把烟草植物变成药物工厂。克里斯·史密斯问拉尔夫这是怎么回事……

拉尔夫:这种化合物叫做青蒿素。它是由一种叫做青蒿。这种植物的产量很低，而且这种植物不容易种植。我们试图将这种途径从野生植物中分离出来，并将其应用于一种高生物量作物，即烟草植物。

克里斯:我们知道天然产生青蒿素的植物——青蒿素是如何产生的吗?

拉尔夫-我们知道关键的酶。还有其他蛋白质参与调节这一途径。这一规定还没有得到很好的理解。这就是为什么我们要用不同数量的额外蛋白质来控制级联反应中每个步骤的合成量。

克里斯:从你提出这个观点到现在，已经生产了多少?为什么这种植物——苦艾——一开始就能生产出来?

拉尔夫-实际上还不清楚为什么这种野生植物会产生这种化合物。植物中的许多代谢物都是出于防御的原因而产生的。对抗昆虫，病毒和细菌等病原体，但在这种特殊情况下，我们真的不知道。

克里斯-它是通过植物普遍表达还是只在小范围的限制区域表达?

拉尔夫:不幸的是，野生植物在所谓的毛状体中制造。这些是叶子表面的茸毛。这就是为什么在植物中自然产生的数量相当低的原因之一。

所以，你有两个问题要解决。一种方法不仅仅是将其植入作物中还要使其在作物中充分表达。

拉尔夫:没错。这就是我们项目的目标。我们想采用这种途径，把它放入一种高生物量作物中，并试图让它在整个植物中均匀表达。

克里斯:你的方法是什么?只是从艾草的基因组中提取基因，然后把它们放入烟草中。

拉尔夫:我们采取了双管齐下的方法。我们想要实现这一途径的目标结构是叶绿体。叶绿体是植物细胞内发生光合作用的结构。光合作用是植物将光能转化为化学能的过程。将生化途径放入叶绿体中比放在细胞的其他地方有一定的优势。一个优点是细胞中有许多叶绿体，每个叶绿体中都有叶绿体遗传信息的叶绿体基因组的许多拷贝。这样做的好处是，当我们将基因放入叶绿体基因组时，与细胞核基因组相比，由基因产生的蛋白质产物的数量通常要大得多。

克里斯:与原始的青蒿相比，这些转基因植物现在能产生多少青蒿素?

拉尔夫:我们正在制造的化合物并不完全是青蒿素。它是青蒿素的直接前体，称为青蒿酸，但可以通过相对简单的化学反应转化为青蒿素。到目前为止，我们在最好的生产工厂中达到的含量大约是每公斤120毫克。这可能还不足以进行大规模的商业生产，但我们认为还有进一步改进的空间。

Chris -但是之前不是有人在酵母中表达了相同的基因家族吗?因此，他们能够在酵母中人工地制造出这个，然后你就不会有这个问题了。

拉尔夫:没错。它可以在酵母中产生，同样的化合物——青蒿酸。然而，酵母生产的缺点是需要昂贵的生产场地，这些酵母细胞可以培养。在植物中制造它的优点是植物只需要水和阳光就能生长。因此，在植物中生产比在细菌或诱导细胞中生产要便宜得多。