藉合成生物學提高番茄中左多巴L-DOPA含量
2021/05/14 @國際
摘要
帕金森氏症為重要之老年病害，會造成顫抖、肢體僵硬、運動功能衰竭等症狀，目前常以L-DOPA來治療延緩病症進程，L-DOPA為多巴胺的前驅物，經由酪胺酸酶作用可變為多巴胺。目前大多的L-DOPA為化學合成，少數由植物種子中萃取，為L-DOPA 藥物提供天然萃取新資源，約翰英納斯中心團隊將甜菜頭合成甜菜紅色素相關基因轉入番茄之中，增進L-DOPA的生成，可獲得每公斤150mg L-DOPA的產量，此項研究有助於L-DOPA 藥物生產，進一步降低藥物價格，讓更多人受惠。
示意圖
帕金森氏症為重要之老年病害，會造成顫抖、肢體僵硬、運動功能衰竭等症狀，目前常以L-DOPA來治療延緩病症進程，L-DOPA為多巴胺的前驅物，經由酪胺酸酶作用可變為多巴胺。目前大多的L-DOPA為化學合成，少數由植物種子中萃取，為L-DOPA 藥物提供天然萃取新資源，約翰英納斯中心團隊將甜菜頭合成甜菜紅色素相關基因轉入番茄之中，增進L-DOPA的生成，可獲得每公斤150mg L-DOPA的產量，此項研究有助於L-DOPA 藥物生產，進一步降低藥物價格，讓更多人受惠。
正文:
帕金森氏症 ( Parkinson's disease ) 是一種老年後易得到的病害，會造成顫抖、肢體僵硬、運動功能衰竭等症狀，其主因是基底神經核的黑質 ( substantia nigra ) 漸進性受損與退行性變性而導致的慢性神經退化疾病。當黑質病變時會導致多巴胺 (dopamine ) 減少，多巴胺能神經功能下降而膽鹼能神經功能相對亢進，出現帕金森氏症候群。目前常用的帕金森氏症的治療方法主要可分為兩大類，一是擬多巴胺類藥，主在直接補充多巴胺前體物或抑制多巴胺分解；二是抗膽鹼藥，主在拮抗過高膽鹼能神經功能。左多巴L-DOPA為多巴胺的前體藥，可彌補帕金森氏症患者多巴胺不足的情形，L-DOPA大多以化學進行合成，少數直接來自於植物種子當中如刺毛黎豆 ( Mucuna pruriens )，L-DOPA每年市場的產值可達數兆美元，是減緩帕金森氏症的重要藥物。
即使L-DOPA相比於其他藥物其售價並非很高，但對於許多發展中國家的人仍是一大負擔，約翰英納斯中心 ( John Innes Centre ) 的研究團隊將甜菜頭 ( beetroot ) 合成甜菜紅色素 ( Betalain ) 的基因轉入番茄之中，其與L-DOPA的生成相關，L-DOPA是由酪氨酸( tyrosine ) 經酵素酪氨酸酶 ( tyrosinase ) 轉換而來，為甜菜頭合成甜菜紅色素的初期步驟。基因科技番茄在每公斤中可得到約150mg L-DOPA，且少了其他富含L-DOPA食物的缺點，藥物萃取非常容易，無須高費用設備即可完成。基因科技番茄因富含L-DOPA ，使其產量更佳，同時增加儲藏期並抵禦灰黴病 ( Botrytis cinerea ) 的感染，對於L-DOPA的生產非常方便，番茄小規模種植能有很高的產量，可在溫室種植，配合先進自動化設備，在番茄上照顧上相對容易，為一重要新資源，可望增加整體L-DOPA 藥物產量，降低價格，使更多人受惠。 【延伸閱讀】藉泛基因組研究找回番茄原有風味
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