Andrew Jones de la Universidad de Miami y su equipo de estudiantes pueden haber desarrollado una investigación primero.

A través de la ingeniería metabólica, descubrieron una manera de producir de forma sostenible un fármaco candidato prometedor para ayudar a los pacientes con depresión resistente al tratamiento.

Sus hallazgos se publican en la revista Metabolic Engineering titulada, "La producción in vivo de psilocibina en E. coli . "

La psilocibina se encuentra ahora en ensayos clínicos, y los profesionales médicos ven resultados prometedores para su uso en el tratamiento de la adicción, depresión y trastorno de estrés postraumático en humanos.

Jones, profesor asistente en el departamento de química de Miami, papel, e ingeniería biomédica, creía que podía idear un proceso que utilizara bacterias modificadas genéticamente para producir el fármaco candidato.

La química, psilocibina, se encuentra naturalmente en un hongo específico, Psilocybe cubensis. Jones dijo que produce psilocibina en masa a partir de su hongo huésped natural, requeriría una gran cantidad de bienes raíces y tiempo. En la actualidad, Se utilizan métodos alternativos de producción de sustancias químicas sintéticas, pero son muy costosos. Jones, el investigador principal de esta investigación, Quería una solución que mantuviera la integridad biológica y redujera los costos de producción.

Encontrar un anfitrión orgánico óptimo

A través de la ingeniería metabólica, que encuentra formas de aumentar la capacidad de una célula para producir un compuesto de interés, su equipo de estudiantes desarrolló una serie de experimentos para identificar las condiciones óptimas de producción de psilocibina. El artículo publicado recientemente describe su trabajo para optimizar la producción de psilocibina en la bacteria Escherichia coli. El equipo está utilizando un conocido E. coli cepa que está diseñada para una producción de laboratorio segura.

"Tomamos el ADN del hongo que codifica su capacidad para fabricar este producto y lo colocamos en E. coli , ", dijo." Es similar a la forma en que se hace la cerveza, a través de un proceso de fermentación. Estamos tomando efectivamente la tecnología que permite la escala y la velocidad de producción y la aplicamos a nuestra producción de psilocibina. E. coli . "

Su resultado final es un paso significativo hacia la demostración de la viabilidad de producir este fármaco de forma económica a partir de una fuente biológica.

"Lo que es emocionante es la velocidad a la que pudimos lograr nuestra alta producción. En el transcurso de este estudio, mejoramos la producción de solo unos pocos miligramos por litro a más de un gramo por litro, un aumento de casi 500 veces, "Dijo Jones.

Él da mucho crédito y elogia a sus estudiantes que diseñaron muchos de los experimentos realizados durante el estudio de 18 meses.

"Una gran parte de mi trabajo es capacitar a estudiantes universitarios para que realicen este trabajo. La idea básica fue mía, pero gran parte del diseño experimental recayó en los estudiantes. Temprano, Ayudaría a guiarlos en el proceso de diseño experimental. Hacia el final, se estaban volviendo más independientes. Ese es el tipo de estudiante que queremos a medida que se acercan a la graduación, "Dijo Jones.

Aprender a ejecutar experimentos de laboratorio

La autora principal, Alexandra (Lexie) Adams, un estudiante de ingeniería química junior, se convirtió en miembro del equipo de investigación en su primer año, justo cuando el Laboratorio Jones estaba comenzando. Paciente y meticuloso, Jones trabajó con Adams, ciertamente nervioso, en los conceptos básicos de la investigación de laboratorio. Valió la pena.

El trabajo inicial se realizó en el verano de 2018 como Adams y otro coautor de estudiantes de pregrado, Nicolás Kaplan, participó en el programa de becas de verano para estudiantes universitarios de Miami. El programa proporciona financiación a los estudiantes para la investigación de pregrado.

Ambos estudiantes, trabajando en estudios separados, aprendió los entresijos de la investigación, ganando confianza y aprendiendo lecciones a medida que avanzaba el verano.

Kaplan, un estudiante de ingeniería química junior, estudió la viabilidad de las cianobacterias como otro huésped potencial de ingeniería metabólica. Sus hallazgos mostraron resultados mixtos, y se decidió que el equipo de laboratorio se centraría en la psilocibina de Adams en E. coli proyecto.

Celebrando un avance en la investigación

Adams recuerda cuando vieron el gran avance en su investigación. Su objetivo era transferir el ADN del hongo y ver actividad en el E. coli anfitrión.

"Una vez que transferimos el ADN, vimos surgir [un pequeño] pico en nuestros datos. Sabíamos que habíamos hecho algo enorme " ella dijo.

Otros miembros del equipo incluyeron:el graduado Zhangyue "Tom 'Wei (Miami '19), graduado John "Jack 'Brinton (BS Miami '17, MS Miami '19), joven Chantal Monnier, senior Alexis Enacopol, y la miembro del personal Theresa Ramelot, especialista en instrumentación.

Tanto Adams como Kaplan continúan trabajando con Jones. Los estudiantes lideran proyectos que se basan en el éxito reciente del trabajo con psilocibina. Cada uno de ellos está comenzando a transmitir lo que han aprendido en el laboratorio al ser mentores de nuevos estudiantes de pregrado que se unen al Laboratorio Jones.

"Es importante que [los estudiantes nuevos] comprendan el panorama general para que vean las razones de los diferentes pasos de los experimentos, "Dijo Kaplan.

Jones está avanzando en la siguiente fase de esta investigación mediante el estudio de formas de hacer que el E. coli bacterias un mejor huésped:el siguiente paso para permitir la producción sostenible a los niveles requeridos por la industria farmacéutica.