科学政策专家呼吁采取紧急措施，以防止能够生产鸦片类药物的酵母菌株落入犯罪分子手中。新的研究表明，首次成功在酵母中表达了从葡萄糖到吗啡和其他鸦片剂途径中的一种关键酶，这引起了人们对“自制海洛因”的担忧。这一发现意味着，在酵母中实现包括可待因和吗啡在内的化合物家族的完整生物合成途径指日可待。然而，对于这项新技术对社会潜在危害的看法存在分歧，其他专家认为不太可能出现重大问题。
多年来，一些研究团队一直在将植物基因插入微生物中，以重建产生一类称为苄基异喹啉生物碱（BIA）的化合物的途径。该家族包含大约 2500 种化合物，其中许多具有药理活性，包括可待因和吗啡。如果可以通过发酵经济高效地生产这些化合物，将能够更安全地供应重要药物，并使科学家能够研究（并有可能创造）BIA 家族中的新化合物。
然而，该途径很复杂，大约有 16 个步骤，并且在一个单一的生物体内整合所有步骤已被证明具有挑战性。酵母中已经描述了该途径的几个“下游”阶段，但在更上游，尚未找到乐于在酵母细胞中发挥作用的相关酶。
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化学节拍
一个关键的障碍是确定一种能在酵母中选择性地将酪氨酸转化为 L-多巴的酶，即酪氨酸羟化酶，这是该途径中的一个关键步骤。现在，由美国加州大学伯克利分校的 约翰·杜伯 领导的研究团队已经成功地找到了这样一种酶。为此，研究人员对酵母细胞进行了改造，使其表达一种能够将 L-多巴转化为荧光色素甜菜黄素的酶。这实际上是一个生物传感器，用于检测是否产生了所需产物 L-多巴。然后，他们打算筛选多种酪氨酸羟化酶候选物，但碰巧几乎立即发现了一种来自甜菜植物的酶。1
“使用我们的生物传感器系统，荧光指示细胞中是否产生了 L-多巴，”杜伯说。“此外，荧光强度与 L-多巴的浓度相对应。” 这使得研究团队能够突变该酶以获得更高的活性水平。
这一发现使该团队能够在酵母中重建 BIA 途径的早期部分。这现在为将从葡萄糖到有用最终产物的所有生物合成片段拼接在一起铺平了道路，杜伯认为这可能在未来两三年内实现。
“我们意识到这个领域的发展速度比我们预期的要快得多，虽然有很多潜在的好处，但也存在非法使用这项技术的可能性。我们需要预测，而不是对任何潜在的问题做出反应。”
酿造恶果
出于这个原因，杜伯联系了美国麻省理工学院的技术政策专家 肯尼斯·奥耶 和 查佩尔·劳森 以及加拿大阿尔伯塔大学的 塔尼亚·布贝拉，以征求他们的意见。在评论文章中，2 奥耶、劳森和布贝拉表示：“原则上，任何可以获得酵母菌株和基本发酵技能的人都能够使用家用啤酒酿造套件来培养生产吗啡的酵母。”
作者提出了一些措施来避免这种可能性，例如对酵母进行改造，使其需要难以识别的特定营养补充剂。他们还建议加强实验室安全，并要求基因序列供应商了解关键序列，并在订购时将其标记出来。
英国伦敦政治经济学院国际毒品政策项目协调员 约翰·柯林斯 说：“如果这些酵母允许在消费这些毒品的国家大量生产非法毒品，那么它可能会成为控制方面的一个颠覆者。如果它扩散开来，我认为不会有一个简单的答案——目前对于供应链的问题，没有简单的答案。”
英国苏塞克斯大学科学政策研究部门的 保罗·奈廷格尔 认为，现有的立法可能足以应对任何担忧。“在英国，这类事情肯定会受到 GMO（转基因生物）法规和滥用毒品法律的约束。还有关于不释放某些生物的欧洲法规。我认为这并不是任何人都可以轻易获得并将其带出实验室的东西。”
英国前政府毒品政策顾问、法医科学服务局前毒品情报部门负责人莱斯·金也持乐观态度。“我在这里没有看到法律问题。制药商将获得许可来培养酵母并从培养基中提取鸦片剂，”他说。“我想这可能比从鸦片中提取鸦片剂更有效。我猜想，特定的酵母菌株会产生一种类型的鸦片剂。我看不到非法转移或家庭生产的任何机会。鸦片罂粟生长在我的花园里——事实上它们在哪里都生长，但没有吸毒者会费心去收集鸦片来吸食。”
本文经《化学世界》许可转载。该文章于 2015 年 5 月 18 日首次发表。