Em um laboratório em Berkeley, um micróbio mais conhecido pela cerveja e pelo pão foi colocado em uma dieta bem diferente. Saccharomyces cerevisiae, a levedura cervejeira, foi alimentada com açúcar e modificada para produzir substâncias associadas à cannabis, em vez de álcool ou massa fermentada.[2]

Cientistas modificaram a levedura cervejeira com genes da planta de cannabis e outras alterações genéticas para que ela pudesse produzir canabinoides, incluindo THC e CBD, a partir de açúcar. O objetivo de longo prazo é uma produção de canabinoides baseada em fermentação que seja mais barata, mais pura e menos dependente do cultivo de plantas de cannabis.

O trabalho, publicado na Nature em fevereiro de 2019, transformou um organismo familiar da fabricação de cerveja em uma pequena fábrica química.[1] Pesquisadores liderados por Jay Keasling, da Universidade da Califórnia em Berkeley, modificaram a levedura para que ela pudesse converter galactose, um açúcar, em compostos canabinoides encontrados na Cannabis sativa.[1]

Keasling, professor de engenharia química e biomolecular e de bioengenharia, resumiu o atrativo de forma direta: “você obtém exatamente o que quer da levedura.”[2] As plantas de cannabis podem ser fontes variáveis, e extrair delas compostos raros pode sair caro, porque muitos canabinoides aparecem apenas em quantidades vestigiais.[3]

Uma levedura de cerveja com uma rota da cannabis

A equipe de Berkeley não acionou um único interruptor genético. Segundo a cobertura da Nature, os pesquisadores modificaram vários genes já presentes em S. cerevisiae e introduziram outros de cinco tipos de bactérias e da própria planta de cannabis.[4] Ao todo, a levedura precisou de 16 modificações genéticas para transformar galactose em formas inativas de THC ou CBD, que podem ser convertidas em formas ativas por aquecimento.[4]

Dentro das células modificadas, o açúcar passa por uma versão reconstruída de uma rota metabólica vegetal. A levedura produz substâncias intermediárias e depois gera ácido canabigerólico, ou CBGa, frequentemente chamado de “canabinoide-mãe”, porque pode dar origem a vários outros compostos da cannabis.[3]

Na etapa final, os pesquisadores conseguiam direcionar o produto. Keasling disse à Scientific American que a cepa de levedura que produzia THC e a que produzia CBD diferiam por apenas um gene: o último gene da rota, responsável por transformar CBGa em uma molécula ou na outra.[3] Trocando esse gene, a mesma abordagem poderia ser usada para buscar canabinoides mais raros.[3]

Esses compostos mais raros são uma das grandes razões pelas quais a levedura era importante. A maconha contém mais de 100 canabinoides, mas a maioria aparece em concentrações muito menores do que THC e CBD.[3] Quando cientistas tentam isolá-los a partir das plantas, os produtos podem ficar caros e conter vestígios de canabinoides “parentes” mais comuns.[3] A fermentação oferecia a possibilidade de lotes mais limpos e padronizados.

O problema da escala

Os primeiros rendimentos ainda eram minúsculos. A levedura modificada produziu cerca de 8 miligramas por litro de THC e níveis menores de CBD, segundo o relatório da Nature resumido pela Innoscience.[4] Jason Poulos, diretor executivo da Librede, afirmou que os rendimentos teriam de aumentar pelo menos 100 vezes antes que canabinoides produzidos por levedura pudessem competir em custo com as versões extraídas de plantas.[4]

Outros pesquisadores viram o resultado como uma importante prova de construção. Kevin Chen, diretor executivo da Hyasynth Bio, em Montreal, disse que o estudo era significativo porque reuniu toda a linha de produção de canabinoides dentro de uma única célula.[4] David Kideckel, analista de cannabis da AltaCorp Capital, em Toronto, previu na época que os canabinoides sintéticos ainda estavam a 18 a 24 meses de se tornarem suficientemente econômicos para empresas farmacêuticas ou para o público em geral.[4]

O método também se encaixava em um padrão mais amplo da biologia sintética. Leveduras modificadas e sistemas microbianos relacionados já haviam sido usados para produzir medicamentos antimaláricos comerciais e opiáceos de laboratório.[4] Neste caso, o antigo organismo da cervejaria estava sendo encarregado de carregar uma rota da cannabis.

O ponto final imaginado não é um campo de plantas floridas nem uma bandeja de flores pegajosas. É um tanque de fermentação: açúcar entrando, leveduras trabalhando célula por célula, e um canabinoide se acumulando onde, antes, talvez se esperasse encontrar cerveja.

Fontes

  1. Nature, “Scientists brew cannabis using hacked beer yeast”
  2. UC Berkeley College of Chemistry, “Yeast produce low-cost, high-quality cannabinoids”
  3. Scientific American, “Rising High: GM Yeast Generates Known and Novel Marijuana Compounds”
  4. Innoscience Research Institute, “Scientists brew cannabis using hacked beer yeast”