اورشلیم، ۶ ژوئیه ۲۰۲۶ (TPS-IL) — مدتها پیش از آنکه روانگردانها وارد آزمایشگاههای مدرن شوند، انسانها ترکیبات دگرگونکننده ذهن را از گیاهان، قارچها و حتی حیوانات برای آیینهای مذهبی و طب سنتی استخراج میکردند. اکنون، پژوهشگران اسرائیلی میگویند گامی بزرگ در جهت تولید چندین مورد از این مواد در گیاهان مهندسیشده برداشتهاند. این کار به آیندهای اشاره دارد که در آن ترکیبات روانگردان قدرتمند — و بهطور بالقوه کاندیدهای دارویی جدید — میتوانند در سیستمهای بیولوژیکی کنترلشده تولید شوند، نه اینکه از منابع طبیعی شکننده یا کمیاب برداشت شوند.
ترکیبات روانگردان مانند DMT، 5-MeO-DMT و مواد مرتبط، برای استفاده پزشکی معمول تأیید نشدهاند، اما بهطور آزمایشی برای پتانسیل خود در درمان شرایطی از جمله افسردگی، اضطراب، اختلال استرس پس از سانحه (PTSD) و اختلالات مصرف مواد مورد مطالعه قرار میگیرند. خارج از تحقیقات بالینی، آنها عمدتاً در زمینههای سنتی یا آیینی، بهویژه در مراسم آیواسکا در بخشهایی از آمریکای جنوبی استفاده میشوند.
این پژوهش از طریق همکاری متمرکز در مؤسسه وایزمن انجام شد، جایی که دانشمندان گیاهی از خانواده تنباکو را برای تولید پنج ترکیب روانگردان مهندسی کردند. این کار با همکاری دکتر شرلی (پائولا) برمن از مؤسسه ولکانی رهبری شد و بر سالها تحقیق در مورد چگونگی تشکیل این مواد در طبیعت بنا شده است.
پروفسور آساو آهارونی از مؤسسه وایزمن، که آزمایشگاه او محل انجام این تحقیق بود، گفت: «در قلب این پژوهش، این پرسش بود که DMT چگونه در گیاهان تولید میشود.»
این پیشرفت با شناسایی کامل ژنها و آنزیمهای مسئول تولید DMT (دیمتیلتریپتامین، یک ترکیب روانگردان طبیعی که در گیاهان یافت میشود و در آمادهسازی آیواسکا استفاده میشود)، که یک ماده کلیدی در آیواسکا است، آغاز شد. در حالی که مسیر بیوسنتتیک کلی قبلاً شناخته شده بود، دستورالعملهای ژنتیکی دقیق بهطور کامل نقشهبرداری نشده بود. پس از رمزگشایی مسیر، پژوهشگران آن را به یک گیاه آزمایشگاهی منتقل کردند و تولید موفقیتآمیز این ترکیب را نشان دادند.
ترکیبات روانگردان متعدد
این تیم سپس سیستم را گسترش داد تا چهار ترکیب روانگردان اضافی را که از قارچها و حیوانات منشأ میگرفتند، شامل شود و در نهایت هر پنج مسیر تولید را در یک ارگانیسم واحد ترکیب کرد — ترتیبی که در طبیعت مشاهده نمیشود.
یکی از قابلتوجهترین یافتهها شامل بهبود تولید 5-MeO-DMT (یک ترکیب روانگردان مرتبط که در ترشحات برخی وزغها یافت میشود) بود که در ابتدا فقط در مقادیر ناچیز ظاهر میشد. با اصلاح یک اسید آمینه در یک آنزیم کلیدی، تیم بهطور قابلتوجهی کارایی را افزایش داد. برمن گفت: «ما یک اسید آمینه را در توالی پروتئین تغییر دادیم و شاهد افزایش ۴۰ برابری در تولید 5-MeO-DMT بودیم.»
پس از ترکیب هر پنج مسیر، گیاه بهعنوان یک سیستم بیوشیمیایی زنده عمل کرد که قادر به تولید همزمان ترکیبات مرتبط با گیاهان، قارچها و حیوانات بود. آهارونی گفت: «ما اساساً نوعی کوکتل بیولوژیکی ایجاد کردیم، نه با مخلوط کردن مواد از بیرون، بلکه با ترکیب مسیرهای تولید آنها در یک ارگانیسم واحد.»
با این حال، این سیستم همچنین یک محدودیت کلیدی را آشکار کرد. از آنجایی که همه مسیرها به یک مولکول پیشساز یکسان مشتق شده از تریپتوفان (یک اسید آمینه که گیاهان از آن بهعنوان بلوک سازنده پروتئینها و سایر ترکیبات بیوشیمیایی استفاده میکنند) متکی هستند، آنها برای منابع درون گیاه رقابت میکنند. این گلوگاه متابولیکی کارایی کلی را کاهش داد و چالشی اساسی در مهندسی سیستمهای بیولوژیکی پیچیدهتر را برجسته میکند.
پژوهشگران همچنین آنزیمهای باکتریایی را معرفی کردند که به گیاه اجازه داد تا نسخههای اصلاحشدهای از این ترکیبات را تولید کند، از جمله انواع کلرینه و برمینه که در طبیعت یافت نمیشوند. برخی از این مولکولهای مصنوعی فعالیت بیولوژیکی اولیه را در محیطهای آزمایشگاهی نشان دادهاند که ممکن است با اثرات ضدافسردگی بالقوه مرتبط باشد، اگرچه این یافتهها همچنان مقدماتی هستند.
این یافتهها مسیری بالقوه برای کاهش وابستگی به گیاهان کندرشد، قارچهای کمیاب و حیواناتی مانند وزغ صحرای سونوران را نشان میدهد که جمعیت آنها به دلیل از دست دادن زیستگاه و تقاضا برای ترشحاتشان تحت فشار برداشت قرار دارند. این کار همچنین سؤالات علمی گستردهتری را در مورد نقش روانگردانها در طبیعت مطرح میکند، از جمله اینکه آیا آنها بهعنوان مکانیسمهای دفاعی یا ترکیبات سیگنالدهنده عمل میکنند.
در حالی که این تحقیق در مراحل اولیه باقی مانده است و برای استفاده فوری پزشکی در نظر گرفته نشده است، دانشمندان میگویند که این امر امکانات جدیدی را برای کشف دارو و تولید در مقیاس بزرگ ترکیبات طبیعی پیچیده باز میکند. گیاهان مهندسیشده ممکن است روزی بهعنوان سیستمهای بیولوژیکی مهندسیشده برای تولید مواد دشوار بهدستآمده که در تحقیقات آزمایشگاهی استفاده میشوند، خدمت کنند، در حالی که امکان ایجاد ترکیبات جدید «خارج از طبیعت» با خواص درمانی بالقوه را نیز فراهم میکنند.
دانشمندان گفتند که قبل از در نظر گرفتن هرگونه کاربرد دارویی، چالشهای قابلتوجهی باقی میماند، از جمله مقیاسبندی تولید، اطمینان از پایداری ژنتیکی طولانیمدت و رعایت الزامات نظارتی برای توسعه پزشکی.
این مطالعه در مجله علمی معتبر Science Advances منتشر شده است.