Ihmiset ovat kääntyneet unikonkasvien puolelle saadakseen korkeaa tai lievittää kipua tuhansien vuosien ajan. Ja kaikesta muusta hämmästyttävästä lääketieteellisestä kehityksestämme huolimatta luottamus kasviomme ei ole muuttunut paljon; unikot valmistetaan kahdesta maailman laajimmin käytetystä särkylääkkeestä, morfiinista ja kodeiinista sekä yskävaimentavasta noscapiinista.
Mutta miten oopiumunikon kasvi (Papaver somniferum) saadaan sen kivun lievittävät ominaisuudet aluksi?
Ison-Britannian, Kiinan ja Australian tutkijaryhmä on pohtinut tätä kysymystä viime vuosien ajan tutkien oopiumunikon genomia selvittääkseen, kuinka tämä kasvi kehitti epätavallisen tehokkaat ja hyödylliset terapeuttiset ominaisuutensa. Nyt uusi tutkimus, joka julkaistiin tänään (30. elokuuta) Science-lehdessä, kuvaa yksityiskohtaisemmin oopiumunikon genomia. Tutkimus tuo esiin, milloin ja miten tärkeimmät lääkkeitä tuottavat geenit tulivat peliin.
Tehtävä oli vaikea kasvin runsaan geneettisen materiaalin ansiosta, joka sisältää useita toistuvia osioita. Silti genomin yhdistäminen oli hyödyllistä oopiumunikon kehityksen seuraamiseksi.
Ensimmäinen tärkeä unikon geneettinen tapahtuma, tutkijoiden löytämät, tapahtui noin 110 miljoonaa vuotta sitten. Silloin koko genomi tai ainakin sen erittäin suuret palat kopioivat. Tämä ei ole epätavallista angiospermille, kukkasien luokalle, joka sisältää unikot. Mutta päällekkäisyydellä voi olla seuraus. Kun organismeilla on kaksinkertainen geneettinen materiaali, puolet genomista on vapaata kehittyä, kun taas toinen puoli pysyy vakaana, sanoi tutkimuksen yhteiskirjoittaja Ian Graham, biolääketieteellisen genetiikan professori Yorkin yliopistossa Iso-Britanniassa.
Unikkojen tapauksessa ylimääräinen geneettinen materiaali kehittyi yhdellä erittäin tärkeällä tavalla, tutkijat havaitsivat: Yli 7,8 miljoonaa vuotta sitten kaksi geeniä sulautui yhteen ja siitä tuli ainoa geeni, joka vastaa unikon morfiini- ja kodeiinituotannosta. Tämä "megageeni" koodaa entsyymiä, joka muuntaa unen esiastemolekyylin yhdisteiksi, joista lopulta tulee kodeiini ja morfiini. Ilman sitä unikot vain muuttaisivat saman prekursorimolekyylin noscapiiniyhdisteeksi, ja kasvit eivät olisi särkylääkkeitä.
Grahamille tämä on yksi tärkeimmistä löytöistä heidän tutkimuksessaan. "On todella ilahduttavaa tietää, kuinka tämä geeni on syntynyt", hän kertoi Live Science: lle.
Tämän geenifuusion jälkeen unikon genomi replikoitui jälleen ja menetti joitain palasia, tutkimus havaitsi. Mutta megagenti, joka on välttämätön opiaattien muodostamiseksi. Kuten useimpien hyödyllisten geenien kohdalla, kertoimet ovat, että tämä geeni oli satunnainen mutaatio, joka jatkoi kulkeutumistaan, koska se oli hyödyllinen kasvelle. Biologeille ei ole täysin selvää, miksi oopiumimonit pitivät morfiinin ja kodeiinin tuottamistaitojaan, mutta todennäköisesti siksi, että kemikaalit torjuvat nälkäisiä kasvissyöjiä, Graham sanoi.
Jotkut muut unikon mysteerit ovat vielä ratkaisematta. Esimerkiksi muut morfiinin ja kodeiinin tuottamiseen osallistuvat entsyymit ilmestyivät todennäköisesti aikaisemmin kuin megageenin saapuminen 7,8 miljoonaa vuotta sitten, vaikka tutkimusryhmä ei tiedä milloin tarkalleen. (Toisin sanoen megageeni ei ole ainoa unikkojen kipulääkkeiden tuottaja.) Graham kertoi toivovansa myös tutkivan sukulaisten kasvilajien genomeja selvittääkseen, miksi jotkut niistä tekevät tai eivät tee huumeita.
Mutta toistaiseksi se, että unikot saivat lääkinnälliset ominaisuutensa ja miltä genomi näyttää, ovat riittäviä auttamaan kipulääketeollisuutta, Graham sanoi. (Opioidien väärinkäytöksistä huolimatta, silti tarvitaan laadukkaita särkylääkkeitä ja lievittäviä hoitolääkkeitä, hän lisäsi.) Vaikka puutarhanviljelijät ovat kehittäneet hyper-spesifisiä kantoja, jotka tuottavat pääasiassa opiaattia tai noscapiinia, oopiumimuninviljelijät etsivät aina tapoja tuottaa tuotantoaan. kestävämpi ja kustannustehokkaampi, hän sanoi.
Ja kuten mikä tahansa muu sato, siellä saattaa olla tilaa geneettisille modifikaatioille, jotta unikot tuottavat enemmän farmaseuttisia aineita, kasvavat nopeammin tai kestävät tartuntoja. "Genomianalyysi tarjoaa meille alustan tehdä kaikki tämä tehokkaammin", Graham sanoi.
