Psilocybine in de schijnwerpers
Onderzoek naar het therapeutisch gebruik van psilocybine-bevattende middelen zoals magic mushrooms en magic truffles wint aan populariteit. De interesse in psilocybine is de afgelopen jaren dan ook verschoven van hippiegemeenschappen naar gerenommeerde wetenschappers en instellingen zoals Johns Hopkins. Nu is ook een Deens synthetisch biologiebedrijf genaamd Octarine met psilocybine aan de slag gegaan, met interessante resultaten.
"Het genetisch materiaal dat Psilocybe cubensis gebruikt om het psilocybinemolecuul te maken, is geoptimaliseerd om tot expressie te komen in biergist en vervolgens in het gistgenoom geïntroduceerd."
Van psilocybine naar psilocine
Ervaren Nederlandse Smarters weten waarschijnlijk al veel over wat psilocybine, de werkzame stof in magic mushrooms en magic truffles, kan doen met het menselijk lichaam en de geest. Toch is psilocybine zelf niet daadwerkelijk psychoactief. Zodra psilocybine wordt ingenomen, wordt het in het lichaam omgezet in psilocine, dat uiteindelijk de hallucinaties en psychedelische effecten veroorzaakt. Alternatieve methoden van psilocybine-inname die het spijsverteringskanaal vermijden, veroorzaken bijvoorbeeld helemaal geen hallucinaties.
Psilocine is bijzonder interessant omdat het structureel vergelijkbaar is met serotonine, een belangrijke neurotransmitter in de hersenen. Bovendien kan het binden aan veel van dezelfde receptoren. Wanneer psilocine aan deze receptoren bindt, veroorzaakt het veel van de hallucinogene effecten van het eten van paddenstoelen. Over het algemeen hebben we het eigenlijk over psilocine wanneer we de effecten van psilocybine bespreken, maar omdat deze stoffen bijna altijd oraal worden ingenomen, zijn ze voor het gemak 'hetzelfde'.
Bier veranderen in psychedelica?!
De productie van zuivere psilocybine is niet geheel nieuw. Eerder bespraken we een bedrijf dat E.coli-bacteriën transformeerde tot deze krachtige psychedelische stof, maar deze methode had een aantal problemen. Een enzym dat essentieel is voor de productie van psilocybinemoleculen was namelijk niet aanwezig in deze bacteriën, waardoor het proces uiteindelijk te duur werd voor grootschalige productie. Dit enzym, 4-hydroxyindool, kost meer dan 200 euro per gram.
Maar de Deense wetenschappers bij Octarine hebben mogelijk een oplossing gevonden. Zij gebruiken geen bacteriën, maar biergist (Saccharomyces cerevisiae) om de krachtige stof te maken. "Het genetisch materiaal dat Psilocybe cubensis gebruikt om het psilocybinemolecuul te maken, is geoptimaliseerd om tot expressie te komen in biergist en vervolgens in het gistgenoom geïntroduceerd," vertelde Octarine-medeoprichter en chief science officer Nick Milne aan Technology Networks.
Het voordeel van gist
In tegenstelling tot E. coli kan gist een essentieel enzym tot expressie brengen via de natuurlijke route van psilocybine die paddenstoelen produceren. Dit betekent simpelweg dat deze groep Deense onderzoekers door het gebruik van gist de dure chemische stof heeft geëlimineerd waarop andere biotechnologische methoden vertrouwden. In hun experiment was de uiteindelijke productieopbrengst van de gistgroep ongeveer 627 mg/L psilocybine en 580 mg/L psilocine. Hoewel dit minder is dan wat E. coli produceerde, is het ook goedkoper.
Organismen manipuleren
Een aminozuur genaamd tryptofaan is ook een belangrijk onderdeel van het proces, dus de biergist is ook aangepast om meer hiervan te produceren dan gebruikelijk. "Dit is eigenlijk een zeer belangrijk aspect van metabolische engineering," zegt Milne. "Tegenwoordig is het meestal relatief eenvoudig om een organisme te manipuleren om een vreemd molecuul te produceren, maar het organisme zover krijgen dat het genoeg van het molecuul produceert om commercieel relevant te zijn, is een grote uitdaging."
Hoewel chemische synthese nuttig is voor het maken van sommige verbindingen, hebben andere, zoals het psilocybinemolecuul, een complexe chemie die niet geschikt is voor deze taak. Dit maakt het moeilijk om het molecuul kosteneffectief te synthetiseren. Biergist daarentegen is nauw verwant aan sommige van deze psilocybine-bevattende paddenstoelen en heeft een lange geschiedenis van commercieel gebruik. Kortom, de twee samen vormen een veelbelovende manier om psilocybine op grote schaal te maken.
We zijn er nog niet...
Maar hoewel dit allemaal veelbelovend klinkt, zijn we er nog niet, aldus Octarine. "Een groep aminozuren op het psilocybinemolecuul gaat verloren in het proces. We verliezen in wezen de helft van ons product omdat de fosfaatgroep (aminozuurgroep) eraf valt," zei Milne. Met andere woorden, er is nog meer metabolische engineering nodig om het probleem op te lossen...
