Forskere fjerner gærcelles sexlyst og gør den til cannabis-sporhund

En gærcelle er en simpel organisme, der kun foretager sig to ting i livet: Den æder og forplanter sig. Men nu har forskere fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab på Københavns Universitet udstyret gærceller fra almindeligt bagergær med en ny funktion.

Forskerne har nemlig erstattet gærcellens sexlyst med en smags- og lugtesans, der gør den i stand til at opfange de aktive stoffer i cannabis, som kaldes cannabinoider. Samtidig har forskerne ved hjælp af lysende signalstoffer fået gærcellen til at blive rød eller lyse op, når den opdager cannabinoiderne. Studiet er udgivet i Nature Communications.     

”Vi har lavet en levende sensor ud af gærcellen, som nu kan sanse cannabinoider eller andre molekyler, der har samme funktion som cannabinoider. Biosensoren kan bl.a. bruges til at lede efter nye stoffer, der har de samme egenskaber som cannabinoider og dermed demokratisere udviklingen af medicin, så flere end bare medicinalfirmaerne er i stand til at opdage nye stoffer,” siger professor Sotirios Kampranis fra Institut for Plante- og Miljøvidenskab ved Københavns Universitet, som har stået i spidsen for forskningen.

Bliver rød og lyser når den sanser cannabinoider

Mennesker smager og lugter ved hjælp af hundredvis af forskellige såkaldte GPCR’er (G-protein-koblede receptorer). I næsen alene er 400 forskellige GPCR’ere ansvarlige for, at vi kan opfange og skelne mellem eksempelvis duften af roser og friskbagte boller, der begge aktiverer forskellige GPCR’ere, som efterfølgende sender et signal videre til hjernen.

Sotirios Kampranis har sammen med sine forskerkolleger byttet den GPCR, som gærceller bruger til at sanse det modsatte køn i omgivelserne, ud med den GPCR som vi mennesker bruger til at genkende cannabinoider. Samtidig har forskerne tilføjet et sæt nye gener i gærcellens arvemateriale, så den ved hjælp af et farvepigment bliver rød eller lyser op, som en lygte, når den sanser cannabinoider i omgivelserne.

”Gærcellen sender nu et klart signal videre, når der er cannabinoider i dens omgivelser. Det gør os i stand til at screene tusindvis af planter for stoffer med et terapeutisk potentiale, og vi kan også undersøge, om folk er på stoffer, eller om nogen forsøger at smugle ulovlige cannabinoider eller ’designer drugs’ gennem lufthavnskontrollen,” forklarer adjunkt Karel Miettinen, som er førsteforfatter til studiet.

Opdagede fire nye stoffer på en dag

Cannabinoider findes naturligt i vores kroppe i det, der kaldes det endocannabinoide system. Systemet har bl.a. betydning for vores appetit, humør og smertelinddring. Netop derfor valgte forskerne at indkode gærcellen med evnen til at finde cannabinoider, men det kunne i princippet også have været opioider eller andre grupper af stoffer, som også kan bruges i medicinsk sammenhæng.

At gærcellen faktisk kan finde nye stoffer, hersker der ingen tvivl om. For ved de indledende tests satte forskerne gærcellen til at undersøge 1600 tilfældige stoffer fra en stor database over kemiske stoffer, som Københavns Universitet råder over, og her var der hurtigt bid.

”På en enkelt dag fandt gærcellen fire uopdagede stoffer, som aldrig før var blevet forbundet med antiinflammatoriske egenskaber eller smertelindring, men som potentielt kunne bruges til det,” siger Sotirios Kampranis.

Når medicinalfirmaerne i dag leder efter ny medicin, er det ved hjælp af højtavanceret robot- og laboratorieudstyr, som universiteter og andre ikke-kommercielle institutioner aldrig kommer i nærheden af på grund af økonomi. Men at forskerne nu har udviklet et nyt alternativ, kan gøre flere i stand til at lede efter gavnlige stoffer i naturen.

”Det er en crowdsourcing-tilgang, hvor mindre laboratorier kan finde flere nye potentielle stoffer til medicin. Jeg ser det ikke som en konkurrence med medicinalselskaberne - nærmere som noget, der kan skabe en synergi mellem uafhængige spillere i den videnskabelige verden og medicinalindustrien,” siger Sotirios Kampranis.

Gadget på telefonen kan finde narko

Forskerne har også udviklet en transportabel plastikdims med en gærcelle-biosensor indeni. Nede i plastikdimsen kan man så lægge fx plantemateriale, spyt, urin, blod eller materiale fra en kuffert, som man gerne vil have gærcellen til at teste.

Anordningen bruger mobiltelefonens kamera til at se, om gærcellerne lyser op, og det tager blot 15 minutter at få et svar. Og den applikation kan måske hjælpe politiet m.fl. med at opspore narko i lufthavne eller udføre tests.

”Vi kan teste for både naturlige cannabinoider samt designer-drugs, der er kemiske stoffer med meget anderledes strukturer, men med samme effekt som cannabinoider. Vi kunne i princippet også ændre på gærcellen, så den kunne opfange opioider, som fx morfin, fentanyl og oxycodon,” siger Sotirios Kampranis.

Anordningen kan 3D-printes eller sammensættes fra materialer, som kan nemt fås online og forskerne arbejder lige nu på at gøre testværktøjet gratis tilgængeligt for så mange som muligt, men samtidig være i stand at bevare en form for kontrol, så værktøjet kan vedligeholdes og videreudvikles.