如果让你选一种最喜欢的微生物，酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）会是一个不错的选择。众所周知，它可以将葡萄汁转化为葡萄酒，谷物麦芽浆转化为啤酒，面团转化为面包。在过去的几十年里，科学家们已经破解了酵母的基因组，使其产生不太美味但可以说更重要的物质，包括胰岛素等激素和阿片类药物等药品。现在，它正在大量生产大麻素，即大麻中发现的化合物。
由加州大学伯克利分校化学工程和生物工程教授杰伊·基斯林领导的研究人员，对酿酒酵母进行了基因改造，使其能够生产两种最常见的大麻素：四氢大麻酚 (THC) 和大麻二酚 (CBD)。他们声称，他们的方法还可以生产能够制造任何其他天然大麻素以及一些全新变种的微生物。某些大麻素具有治疗多种疾病的潜力，但需要更多的研究来区分炒作与医疗现实。
在周三发表于《自然》杂志的新研究中，科学家们将控制大麻植物代谢途径的已知基因序列转移到酵母中。由此产生的微生物可以将一种名为半乳糖的糖转化为中间化学物质，并利用这些化学物质合成大麻萜酚酸 (CBGa)——所谓的“母体大麻素”，它可以发展成几种其他化合物。最后，每种不同的酵母菌株将 CBGa 转化为不同的 大麻素。“生产 THC 的酵母与生产 CBD 的酵母不同，但它们只相差一个基因——那是途径中的最后一个基因，它将 CBGa 转化为 CBD 或 THC，”基斯林说。“这项技术的美妙之处在于，你可以将其替换为稀有大麻素。”
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大麻含有100 多种不同的大麻素，但它们中的大多数浓度远低于 CBD 和 THC。由于植物产生的稀有物质含量非常少，因此生产成本更高。即使研究人员成功提取它们，这些化合物也经常被更常见的同类物质的痕迹污染。酵母可以生产更纯净版本的这些大麻素，使稀有品种的价格与更受欢迎的品种持平。“这是一个生产目前认为存在于大麻中的所有大麻素以及所有你永远不会在任何生物体中找到的非天然大麻素的平台，”基斯林说。是什么让其中一些“非天然”？通常，大麻植物会将一种名为己酸的化学物质（人类用作廉价食品添加剂）掺入大麻素中。当基斯林的团队将不同的化学物质添加到酵母的含糖饮食中时，转基因微生物掺入了这些物质而不是己酸，从而产生了新的、前所未见的化合物。
将大麻素投入测试
“在那些稀有或非天然的大麻素中，可能有一两种重磅药物，”基斯林说。但是，要揭示潜在的医疗应用还需要进行更多的研究——科学家们已经在忙于研究更著名的大麻素的影响。例如，CBD 在治疗癫痫、创伤后应激障碍 (PTSD) 和成瘾等问题方面显示出前景，而不会产生精神活性 THC 那样的高度兴奋感。然而，围绕 CBD 的炒作速度超过了对其进行的科学研究；支持者对其治疗几乎所有疾病（从湿疹到癌症）的能力提出了未经证实的说法。这种宣传已经成为主流，咖啡店将 CBD 加入菜单，作为一种所谓的焦虑症治疗方法，而在线供应商则销售标签不准确的提取物。
为了找到这些化合物的真正应用，研究人员必须测试大麻素对人类的影响。然而，这种新的生物合成方法可能无法解决这个问题。“CBD 或任何大麻素是来自植物，还是人工合成，还是来自酵母，这都无关紧要。如果最终产品仍然是违禁物质，它就不会增加可及性，”纽约市西奈山伊坎医学院成瘾研究所主任亚斯敏·赫德说，她没有参与这项新研究。美国缉毒局将 CBD 等大麻衍生物质归类为 Schedule I 类药物——这一类别包括海洛因。这妨碍了像赫德这样的研究人员，她研究 CBD 如何影响渴望和焦虑——这些都是导致阿片类药物成瘾的因素。“进行更多的研究真的非常重要——只有到那时，我们才能看到 CBD 或人们声称的其他特定大麻素……是否能够治疗这些症状和疾病，”她说。
基斯林同意，尽管州法律较为宽松，但联邦政府对大麻测试的限制使得研究变得困难——“在法律改变之前，没有办法绕过这一点，”他说。“但这种方法可以提供一些你永远无法从大麻中提取出来的非常稀有的大麻素，因为它们的产量非常少。谁知道呢——其中一种可能比 CBD 或 THC 更好。”
一个蓬勃发展的产业
无论酵母制造的大麻素是否对研究有所帮助，它们肯定会产生商业影响。基斯林估计，他的方法生产大麻素的成本可能等于或低于农业大麻生产所需的成本。他创立了 Demetrix 公司，从伯克利获得其新技术的许可，并开发商业大麻素生产。他有很多竞争对手。去年，生物技术初创公司 Librede 和 Gingko Bioworks 分别宣布了一项从酵母生产 CBD 的专利，以及与大麻公司 Cronos Group 达成的数百万美元的合作伙伴关系。Demetrix 首席执行官杰夫·尤伯萨克斯估计，大约有 15 到 20 家其他公司正在竞争将酵母细胞变成小型大麻素工厂。
然而，基斯林声称他的团队是第一个开发出仅依赖糖的过程的团队——他的酵母可以仅从半乳糖中制造大麻素，而无需额外的、更昂贵的成分。此外，尤伯萨克斯表示，新的酵母生产大麻素的速度比其他菌株高几个数量级。“以前的工作已经确定了你所需的基本部件，但产量非常低，”他说，并将产量比作小型汽车发动机的产量。他说，基斯林“发现了一个新的 DNA 片段，它更像一个喷气发动机。”
尽管如此，这家初创公司的爆炸式增长并不会比 CBD 拿铁的兴起更能帮助像赫德这样的研究人员。“问题是，这些公司没有将任何资金投入到研究中，”她说。她补充说，他们对知识的进步没有任何贡献。如果没有进一步的研究，联邦政府将不会批准更多的大麻素用途——美国食品和药物管理局仅批准了一种含有大麻衍生物质的药物（癫痫药物 Epidiolex，其中包括 CBD）。赫德有一个打破这种循环的想法。“对这些公司征税，并将税款用于研究，”她说。“对于那些想在 CBD 领域赚大钱的公司，比如说，‘好吧，这是你的贡献。’ 让我们完成研究，这样[联邦政府]就可以批准更多。”