Předchůdce etoposidu vyrobily v laboratoři kvasinky místo himálajské rostliny

Etoposid je cytostatikum ze seznamu základních léků Světové zdravotnické organizace, kde stojí v oddílu cytostatik. Podává se v první linii u malobuněčného karcinomu plic, příbuzný teniposid u leukémie a některých nádorů mozku. Obě látky se odvozují od podofylotoxinu a ten se dodnes získává z oddenků himálajské rostliny Sinopodophyllum hexandrum.

Tým kolem Capital Medical University v Pekingu a China Academy of Chinese Medical Sciences popsal 30. července v časopise Science postup, který tenhle článek dodavatelského řetězce nahrazuje kvasinkami. Práce vyšla pod DOI 10.1126/science.aef5438, prvním autorem je Siyu Shen.

Rostlina, která potřebuje pět let

Podle studie musí Sinopodophyllum hexandrum růst víc než pět let, než v oddencích nastřádá dost prekurzoru. Odběr autoři označují za ničivý; prekurzor je v oddencích, tedy v podzemní části rostliny. Dodavatelský řetězec proto podle nich zůstává křehký a závislý na klimatu.

Ochranu druhu je vidět i mimo studii. Mezinárodní úmluva o obchodu s ohroženými druhy vede rostlinu v seznamu CITES pod jménem Podophyllum hexandrum v příloze II, tedy mezi druhy, jejichž vývoz je vázaný na povolení. Jako oblast výskytu tam stojí Afghánistán, Bhútán, Čína, Indie, Nepál a Pákistán.

Z rostliny se izoluje podofylotoxin a z něj se lék dodělává chemicky. Autoři tuhle cestu popisují jako přes deset kroků s celkovým výtěžkem pod 20 %. Nejobtížnější je navěsit na molekulu cukr ve správné prostorové poloze – chemie na to podle autorů potřebuje nebezpečná činidla, katalyzátory z drahých kovů a zdlouhavé čištění.

Šedesát zásahů do genomu kvasinky

Skupina proto celou biosyntetickou dráhu přenesla do pekařských kvasinek Saccharomyces cerevisiae. Podle abstraktu k tomu bylo potřeba víc než 60 genetických zásahů a 45 cizích genů. Redakční shrnutí Michaela A. Funka k tomu dodává, že tým zvlášť upravil ve dvou modulech kvasinkový metabolismus aromatických aminokyselin, aby měla buňka dost výchozích látek.

Chybějícím dílem byla právě glykosylace. Autoři popisují glykosyltransferázu označenou UGT709AX1 a další enzymy z rodiny UDP-glukuronosyltransferáz, které chybějící cukerné kroky doplnily; navázání cukru v poloze C-4 se tím podle závěru studie přesunulo z chemické laboratoře do buňky. Výsledná platforma podle nich umí vyrobit dvanáct derivátů podofylotoxinu; tím hlavním je 4′-demethyl-epipodofylotoxin-4-O-glukosid, zkráceně 4′-DMEPI-4-O-Glc.

Poslední krok zůstal chemii

Z té látky vzniká hotový lék jediným mírným chemickým krokem. Výtěžek toho kroku uvádí studie u etoposidu 89 % a u teniposidu 65 %. Celý postup tak podle autorů stlačuje výrobu z víceletého pěstování rostliny do třídenní fermentace.

Slovo „chemoenzymatický“, které autoři používají, znamená přesně tohle rozdělení: obtížnou část s prostorovým uspořádáním obstará enzym v buňce, na chemika zbyde jediná reakce.

Kolik toho kvasinky vyrobí, ve veřejné části nestojí

Ani abstrakt, ani strukturované shrnutí neuvádějí, kolik prekurzoru buňka vyrobí na litr kultury. Plný text je na webu časopisu označený jako nepřístupný, takže tenhle údaj je pro čtenáře bez předplatného mimo dosah. Bez něj se nedá odhadnout, jestli je postup použitelný v provozu, nebo zatím jen v laboratoři – a u přestavěných kvasinek to bývá právě ten rozdíl, který rozhoduje. Studie také nikde netvrdí, že by takto vyrobený lék prošel kontrolou pro klinické použití.

Naše hodnocení: dokud číslo o výtěžnosti nepadne, je to doklad, že cesta existuje, ne že po ní půjde poslat výrobu.

Tabák to uměl už před jedenácti lety

Nápad sám není nový. Warren Lau a Elizabeth S. Sattely popsali v Science 11. září 2015 šest enzymů, které doplnily dráhu k aglykonu etoposidu, a přenesli ji do tabáku. Skončili ale u molekuly bez cukru, tedy před tím krokem, který dělá chemii největší potíže.

Co by muselo přijít dál, je zvětšení nádoby a čísla, která u fermentace rozhodují: gramy na litr, spotřeba cukru, čistota výstupu. Teprve podle nich se pozná, jestli oddenky z Himálaje někdo skutečně přestane vykopávat.

Zdroje

• Shen a kol.: Enabling sustainable supply of the essential cancer medicines etoposide and teniposide in yeast, Science 393 (6810), 30. 7. 2026
• Záznam téže práce v databázi PubMed
• Elektronický seznam základních léků Světové zdravotnické organizace
• Kontrolní seznam druhů CITES
• Lau, Sattely: Six enzymes from mayapple that complete the biosynthetic pathway to the etoposide aglycone, Science 349 (6253), 2015