Kannabinoidy należą do najważniejszych grup substancji występujących w przyrodzie. Podczas gdy w błędnym kole prohibicji przez dziesięciolecia konopie były demonizowane, w ostatnich latach zrozumiano, że oprócz konopi istnieje wiele innych roślin, które również produkują kannabinoidy.
Poza człowiekiem, prawie wszystkie gatunki zwierząt mają układ endokannabinoidowy, czyli własny układ organizmu, na który mogą działać kannabinoidy. System ten reaguje zarówno na kannabinoidy wytwarzane przez organizm, jak i na te dostarczane zewnętrznie, np. z roślin konopi indyjskich.
Jednym z pytań, które nasuwa się na tym etapie, jest to, w jaki sposób mikroorganizmy produkują kannabinoidy. Mikroorganizmy odgrywają ważną rolę w mikrobiologii, na przykład w procesach przetwórczych w przemyśle spożywczym. Produkty takie jak jogurt lub ser byłyby nie do pomyślenia bez tych niepozornych pojedynczych komórek.
Uprawa i wykorzystanie konopi bogatych w THC do celów leczniczych jest obecnie prawnie nie do pomyślenia w wielu częściach świata. Również w tym przypadku mikroorganizmy wydają się być elegancką i tanią alternatywą do produkcji różnych kannabinoidów, takich jak THC, bez zdania się na uprawę konopi lub kosztowne syntezy. Nawet przyroda posiada mikroorganizmy, które produkują kannabinoidy.
Wiele Porostów Produkuje Kannabinoidy
Porosty są specyficzną formą każdej formy życia. W rzeczywistości są to symbiotyczne struktury glonów i grzybów. Do tej pory znanych jest kilka porostów, które produkują kannabinoidy.
Na szczególną uwagę zasługuje tu rodzaj Hypogymnia physodes, znany również jako warkocz pęcherza. Porost ten jest również szeroko rozpowszechniony w Europie Środkowej i zawiera kannabinoid Olivetol. Jest to prekursor THC, który służy również jako materiał wyjściowy do syntezy THC w roślinie konopi. Zawartość olivetolu w tych porostach może wynosić do 2,6 %.
Innym porostem, który produkuje Olivetol, jest Pseudevernia furfuracea. Porost ten jest lepiej znany pod trywialną nazwą bąbelkowy i występuje również obficie w lasach Europy Środkowej, głównie w lasach świerkowych.
Zmodyfikowane Bakterie Wytwarzają THC
Bakterie można stosunkowo łatwo modyfikować genetycznie. Ich genom może zawierać elementy innych form życia, podobnie jak fragment kodu źródłowego z programu komputerowego, który jest wstawiany w odpowiednie miejsce w innym programie i tam wykonuje swoją pracę.
W 2019 roku firma z Frankfurtu złożyła wniosek patentowy na zmodyfikowaną bakterię, która może wytwarzać z cukru m.in. THC. Ponadto, dzięki niewielkim modyfikacjom, może wytwarzać CBD, a także 180 innych kannabinoidów.
Uzyskanie kannabinoidów w ten sposób w metabolizmie bakterii jest niezwykle wydajną i ekonomiczną alternatywą. Syntetyzowanie kannabinoidów wiązałoby się z wieloma kosztami i trwało znacznie dłużej ze względu na niezliczone etapy pośrednie i końcowe procesy oczyszczania. Na przykład 1 gram masy bakteryjnej może wyprodukować do 4,5 kg czystego THC w okresie około 7 tygodni.
Użyta bakteria to Zymomonas mobilis. Ta bakteria jest potrzebna między innymi do produkcji tequili. W jej genomie wbudowano sekwencję, która w procesie metabolicznym z cukrów winogronowych wytwarza na przykład THC. Koszt w tym przypadku wynosi tylko jedną tysięczną kosztów, które zostałyby poniesione, gdyby THC było syntetyzowane w konwencjonalny sposób. Jedynym surowcem, który jest tu potrzebny, jest cukier winogronowy.
Ameby Wytwarzają Prekursor THC
Zespół badawczy z Leibniz pracuje obecnie nad przekształceniem mikroorganizmów w mini-laboratoria do produkcji kannabinoidów. Zespół bada również możliwość produkowania w opłacalny sposób dużych ilości THC przy użyciu mikroorganizmów. Celem jest opracowanie jeszcze bardziej wydajnej metody niż ekstrakcja THC z konopi. Ameba z rodzaju Dictyostelium discoideum wydaje się być bardzo obiecującym kandydatem.
Dzięki modyfikacjom genetycznym ta ameba jest w stanie wytworzyć kwas oliwetolowy, podobnie jak porosty wymienione na wstępie. Poczynając od kwasu oliwetolowego, THC może być ostatecznie wytwarzane przy ograniczonym wysiłku. Obecnie celem jest, aby cały proces produkcji THC był wykonywany przez samą amebę.
Chociaż ostatecznym celem powinno być pełne zalegalizowanie konopi, w krajach o konserwatywnej polityce antynarkotykowej mikroorganizmy nadal stanowią interesującą opcję. Jeśli chodzi o produkcję kannabinoidów w dużych ilościach i w czystej postaci w absolutnie przystępnej cenie, mikroorganizmy są realną alternatywą dla konwencjonalnych metod syntezy kannabinoidów.