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番茄和帕金森氏症:這種不起眼的水果能否為更好的帕金森氏症治療方案鋪路?

基因改造西紅柿可能是提供左旋多巴治療帕金森氏症藥物的新方法

從記憶到動機再到運動控制,神經傳導物質多巴胺參與帕金森氏症 (pd) 發展的幾個關鍵方面。 這種神經傳導物質由左旋多巴製成,左旋多巴是目前帕金森氏症治療的黃金標準。 

但左旋多巴並非沒有代價,無論是字面上還是像徵上。 它的生產成本並不便宜,並且可能會帶來一些嚴重的副作用。 目前全世界有超過 1000 萬人患有帕金森氏症,研究人員正在尋找一種更好、更容易的左旋多巴治療方法——他們可能已經透過不起眼的番茄果實實現了這一目標。

多巴胺和帕金森氏症之間有什麼關聯?

儘管帕金森氏症的四個主要症狀與運動有關——震顫、僵硬、運動遲緩或運動緩慢以及平衡不穩定,但這種疾病也可能導致癡呆或精神錯亂、冷漠、疲勞、焦慮和抑鬱。 

多巴胺——或者更確切地說,缺乏多巴胺——是所有這些症狀的根源。 pd 的發生和進展源自於多巴胺能神經元的退化,多巴胺能神經元是大腦區域中的細胞集合,稱為 黑質。 這個神經元 PD患者的關鍵大腦區域會產生多巴胺來控制運動功能並迅速退化。 隨著帕金森氏症的進展,越來越多的多巴胺能神經元出現功能障礙,症狀惡化,並使合成左旋多巴的有害副作用更加明顯。 

左旋多巴也稱為左旋多巴,對於數百萬帕金森氏症患者來說是一種革命性的療法。 然而,這種藥物也有一些缺點。 合成左旋多巴會引起不良副作用,包括噁心、嘔吐和頭暈。 多達三分之二的左旋多巴使用者出現輕度至重度運動障礙,即不自主、不穩定和抽搐的運動。 除了這些副作用之外,左旋多巴藥物的可近性和承受能力對許多人來說也很有限,因為這種藥物的平均成本為每年US$2,500.95 。 

由於合成左旋多巴可能引起不良副作用,解決方案可能在於天然來源的左旋多巴藥物。 

帕金森氏症導致多巴胺能神經元功能障礙

改造番茄以含有左旋多巴

英國約翰英尼斯中心的研究人員假設,西紅柿是經過基因改造成為左旋多巴天然來源的完美水果。 出版於 代謝工程 2020 年 11 月,這項研究的結果表明,基因改造番茄是合成左旋多巴藥物的一種低成本且容易取得的替代品。 

儘管有些植物會產生左旋多巴,例如甜菜根,但它們的果肉中並不含有左旋多巴供我們食用。 相反,左旋多巴完全用於製造甜菜鹼,這種化合物使某些蔬菜呈現紅色和黃色。 豆類 刺毛黧豆也稱為天鵝絨豆,種子中含有大量天然左旋多巴,已用於治療帕金森氏症症狀。 然而,豆子的收穫和加工是一個複雜的過程。

因此,英國研究小組選擇西紅柿是因為它們不產生甜菜鹼——這意味著該植物不會耗盡所有的左旋多巴來生產甜菜鹼——而且這種水果很容易廣泛種植。

研究人員透過改造西紅柿來攜帶該基因開始了這個過程 CYP76AD6,存在於甜菜根中,編碼負責合成左旋多巴的酵素。 此酵素稱為酪胺酸酶,利用胺基酸酪胺酸在植物中產生左旋多巴。 因此,該基因的過度表現導致番茄從酪胺酸中自然產生左旋多巴。 研究小組沒有使用富含酪胺酸的植物(這些植物往往是甜菜鹼的生產者),而是使用天然酪胺酸含量較低的番茄,並對其進行改造,使其富含氨基酸。

在第二個實驗中,研究小組就是這麼做的。 富含左旋多巴的西紅柿與攜帶該基因的西紅柿雜交 MYB12。 該基因被認為是西紅柿的代謝主調節因子,可產生升高水平的酪胺酸。 這些雜交番茄的左旋多巴含量比僅用雜交番茄的番茄高出 30% CYP76AD6 基因。 

雜交番茄的果肉中每公斤含有150毫克左旋多巴。 由於左旋多巴的標準劑量為每天 300-500 毫克,因此可以透過大約 2 公斤的新鮮番茄來實現。  

每天吃一個西紅柿可以預防帕金森氏症嗎?

那麼,這項研究是否顯示帕金森氏症患者應該吃基因改造番茄來獲得左旋多巴劑量? 不一定,因為這相當於每天超過 16 個番茄。 相反,研究人員的目標是創建一個可持續且可擴展的模型,從西紅柿中提取左旋多巴並開發純化的左旋多巴藥物。 為了向資源有限或合成左旋多巴獲取途徑有限的地區提供治療,這些改良番茄可以輕鬆種植、擴大生產規模並在當地加工。 

從臨床上來說,天然來源的左旋多巴往往比合成左旋多巴產生更好的治療效果且副作用較少。 然而,由於尚未在患有帕金森氏症的人類中研究來自這些基因改造番茄的左旋多巴藥物,我們尚不知道該治療的全部影響和長期前景。 

基因改造番茄可能是一種低成本且可擴展的方法,為帕金森氏症提供左旋多巴藥物

這項研究的主要結論:

  • 基因過度表現的基因改造番茄 CYP76AD6 MYB12 導致左旋多巴(多巴胺的前驅物)的自然產生。
  • 合成左旋多巴藥物被認為是治療帕金森氏症的黃金標準。 然而,這些藥物是有代價的——從字面上看,每年要花費US$2,500.95 ,從象徵意義上講,它們會引起令人衰弱的副作用。
  • 這些基因改造番茄可能是一種低成本、易於取得且可擴展的選擇,用於生產天然左旋多巴藥物,用於治療本地和全球帕金森氏症。

參考:

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Breitel D、Brett P、Alseekh S、Fernie AR、Butelli E、Martin C。 梅塔布工程。 2020;s1096-7176(20)30181-6。 土井:10.1016/j.ymben.2020.11.011

Cacabelos r. 帕金森氏症:從發病機製到藥物基因組學。 國際分子科學雜誌. 2017;18(3):551。 發佈於 2017 年 3 月 4 日。10.3390/ijms18030551

Ovallath s、sulthana b. 左旋多巴:歷史與治療應用。 安印地安神經學博士。 2017;20(3):185-189。 土井:10.4103/aian.AIAN_241_17

了解帕金森氏症的統計數據。 https://www.parkinson.org/Understanding-Parkinsons/Statistics。 2020 年發布。 



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