دانلود ترجمه مقاله زنجیره تامین میکروبی برای تولید داروی ضد سرطان وین بلاستین

1. بیوسنتز وین بلاستین 2. پلتفرم استریکتوزیدین در مخمر 3. مهندسی دروازه SGD 4. بیان عملکردی ماژول های MIA 5. سنتز پیش ساز وین بلاستین 6. نیمه سنتز وین بلاستین 7. بحث و بررسی 8. روش ها

چکیده – آلکالوئیدهای ایندول مونوترپن (MIAs) خانواده متنوعی از متابولیت های ثانویه گیاهی پیچیده با خواص ضدسرطانی زیادی از جمله داروهای ضدسرطانی وین بلاستین و وین کریستین است. از آنجا که سنتز شیمیایی آلکالوئیدهای ایندول مونوترپن دشوار است، زنجیره تامین جهانی وین بلاستین متکی بر استخراج و خالص سازی کم بازده پیش سازهای ویندولین و کاتارانتین از گیاه پریوش (Catharanthus roseus) است که به دنبال آن جفت شدن شیمیایی و کاهش به فرم وین بلاستین در مقیاس صنعتی صورت می گیرد. در این جا، بیوسنتز میکروبی ویندولین و کاتارانتین را با استفاده از مخمر بسیار مهندسی شده و جفت شدن شیمیایی به وین بلاستین را نشان دادیم. این مطالعه یک مسیر بیوسنتزی بسیار طولانی را که در کارخانه سلول میکروبی صورت گرفته و شامل 30 مرحله آنزیمی فراتر از متابولیت های بومی مخمر ژرانیل پیروفسفات و تریپتوفان به کاتارانتین و ویندولین است را نشان می دهد. به طور کلی، 56 ویرایش ژنتیکی انجام شده که شامل بیان 34 ژن ناهمگن از گیاهان و همچنین حذف، کاهش و بیان بیش از حد ده ژن مخمر به منظور بهبود عرضه پیش سازها در جهت تولید کاتارانتین و ویندولین است. از آنجا که مسیر وین بلاستین یکی از طولانی ترین مسیرهای بیوسنتزی MIA است، این مطالعه مخمر را به عنوان یک پلتفرم مقیاس پذیر به منظور تولید بیش از 3000 MIA طبیعی و تعداد بی شماری از آنالوگ های جدید در نظر می گیرد. گیاهان برخی از قوی ترین داروهای انسانی را تولید می کنند و هزاران سال است که از داروهای گیاهی برای درمان بیماری ها استفاده می شود. آلکالوئیدهای مونوترپن ایندول (MIA) متابولیت های ثانویه گیاهی بوده که عمدتا در گیاهان Gentianales یافت می شود و تنوع ساختاری قابل توجه و فعالیت های بیولوژیکی ارزشمند دارویی را افزایش می دهد و دارای بیش از 3000 آلکالوئید مونوترپن ایندول حاصل از پیش ساز رایج آن ها یعنی استریکتوزیدین است. داروهای شیمی درمانی MIA مانند ایرینوتکان، وین بلاستین و وین کریستین در فهرست داروهای ضروری سازمان جهانی بهداشت قرار داشته و نمونه ای از برخی داروهای MIA شناخته شده در بازار بوده که سهم سالانه این دارو در بازار جهانی بیش از 1 میلیارد دلار است. با وجود ذخایر وسیع MIA با فعالیت های زیستی مستند شده، دستیابی به مقادیر لازم MIA مورد نیاز برای توسعه بیشتر و کاربردهای بالینی اغلب به دلیل عملکرد پایین مشاهده شده در عصاره های حاصل از منابع طبیعی گیاهی چالش برانگیز است که نمونه بارز آن داروهای شیمی درمانی وین بلاستین و وین کریستین بوده که به ترتیب نیازمند 500 و 2000 کیلوگرم برگ گیاه پریوش جهت دستیابی به 1 گرم از محصول است. به همین ترتیب، با توجه به مراکز متعدد موجود در MIA، شیمی مصنوعی چند مرحله ای امید چندانی به تولید انبوه داروهای درمانی MIA پیچیده ندارد و بنابراین، زنجیره های تامین اخیر وین بلاستین متکی بر استخراج دارو از گیاه پریوش و سپس متراکم سازی پیش سازهای کاتارانتین و وین بلاستین است. از آنجا که وین کریستین و وین بلاستین به عنوان داروهای با کمبود در سال های 2020 – 2019 توسط سازمان غذا و داروی آمریکا ذکر شده، آگاهی روز افزونی در زمینه اهمیت بازسازی بیوسنتز MIA در میزبان های هترولوگ با دستکاری ژنتیکی وجود دارد.

Monoterpene indole alkaloids (MIAs) are a diverse family of complex plant secondary metabolites with many medicinal properties, including the essential anti-cancer therapeutics vinblastine and vincristine. As MIAs are difficult to chemically synthesize, the world’s supply chain for vinblastine relies on low-yielding extraction and purification of the precursors vindoline and catharanthine from the plant Catharanthus roseus, which is then followed by simple in vitro chemical coupling and reduction to form vinblastine at an industrial scale. Here, we demonstrate the de novo microbial biosynthesis of vindoline and catharanthine using a highly engineered yeast, and in vitro chemical coupling to vinblastine. The study showcases a very long biosynthetic pathway refactored into a microbial cell factory, including 30 enzymatic steps beyond the yeast native metabolites geranyl pyrophosphate and tryptophan to catharanthine and vindoline. In total, 56 genetic edits were performed, including expression of 34 heterologous genes from plants, as well as deletions, knock-downs and overexpression of ten yeast genes to improve precursor supplies towards de novo production of catharanthine and vindoline, from which semisynthesis to vinblastine occurs. As the vinblastine pathway is one of the longest MIA biosynthetic pathways, this study positions yeast as a scalable platform to produce more than 3,000 natural MIAs and a virtually infinite number of new-to-nature analogues. Plants produce some of the most potent human therapeutics and have been used for millennia to treat illnesses. The monoterpene indole alkaloids (MIAs) are plant secondary metabolites mostly found in Gentianales plants, bolstering a notable structural diversity and pharmaceutically valuable biological activities, with more than 3,000 MIAs derived from their common precursor strictosidine. The MIA chemotherapeutic drugs irinotecan, vinblastine and vincristine are included in the World Health Organization list of essential medicines and exemplify some of the few established MIA therapeutics on the market, with annual market sizes of more than €1 billion. Despite the vast repertoire of MIAs with documented bioactivities, obtaining requisite amounts of MIAs needed for further development and clinical applications is often challenging because of the low yields observed in extracts from natural plant resources, as exemplified by the chemotherapeutic drugs vinblastine and vincristine requiring 500 and 2,000 kg of Catharanthus roseus dried leaves, respectively, to obtain 1 g of products. Likewise, owing to the numerous stereo centres found in MIAs, multi-step synthetic chemistry holds little promise for bulk production of complex MIA therapeutics, and thus the current vinblastine supply chains rely on extraction from C. roseus and subsequent condensation of the catharanthine and vindoline precursors. As vincristine and vinblastine were listed as being drugs with a shortage in 2019–2020 by the US Food and Drug Administration, there is a growing awareness of the importance of refactoring the biosynthesis of MIAs in genetically tractable heterologous hosts.

ترجمه این مقاله در 38 صفحه آماده شده و در ادامه نیز صفحه 11 آن به عنوان نمونه قرار داده شده است که با خرید این محصول می توانید، فایل WORD و PDF آن را دریافت نمایید.