英國科學家開發改良版西紅柿，有望成為帕金森病藥物來源

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文 | 學術頭條，編輯 | 王新凱

對於減肥或者健身的人群來說，無論你對自己的食譜的設計多麼苛刻，西紅柿肯定是你的不二之選。

西紅柿作為一種健康食品，富含維生素A、維生素C、以及胡蘿蔔素和鈣、鐵、鋅、等多種元素，對降低膽固醇的含量，預防高血脂症非常有益處。

但是你能想像西紅柿有朝一日會被用來治療帕金森病嗎？

近日，由英國諾維奇研究園（Norwich Research Park）代謝生物學和生物化學系教授Cathie Martin 與其合作者，開發了一種轉基因西紅柿，可提供治療帕金森病的藥物。

相關工作以 「Metabolic engineering of tomato fruit enriched in L-DOPA」 為題發表在 Metabolic engineering 雜誌上。

來源：Metabolic engineering

帕金森病治療的困境

據不完全統計，截至 2015 年，全球約有 620 萬人患有帕金森病，並造成 11.7 萬人死亡。其中 60 歲以上的老人是該病的高發群體，因此帕金森病也被稱作 「老年人殺手」。

但不幸的是，帕金森病目前無法治癒，大家熟悉的拳王阿里，曾經叱吒拳壇，無奈罹患此病，也只能肢體僵硬，手腳震顫地度過晚年，讓人不勝唏噓。

而在當前的醫學治療中，通常以改善症狀為主要治療方式，在病情初始階段使用左旋多巴（L-DOPA），配合使用多巴胺激動劑進行治療。

L-DOPA 也被稱為 Levodopa 或 L-3，4 - 二羥基苯丙氨酸，是一種非標準胺基酸。自 1967 年作為一種藥物問世以來，一直是治療帕金森病的黃金標準藥物。它也是世界衛生組織（WHO）宣布的基本藥品之一，其市場價值高達數千億美元。

然而帕金森病在發展中國家是一個日益嚴重的問題，許多人並負擔不起每天 2 美元的合成 L-DOPA 價格。尤其是那些失去勞動能力的老年人。

顯然，Cathie Martin 等人的研究成果對於這些處於困境的患者來說無疑是一棵救命稻草。

研究人員表示，我們可以用相對較少的基礎設施來種植這種西紅柿，並以相對較低的成本將其擴植。這樣一來，這種轉基因西紅柿將使這種昂貴的藥品在發展中國家能夠負擔得起。

通常來說，藥物的合成方式有化學合成，也有天然來源。Cathie Martin 團隊選擇採用能夠產生 L-DOPA 的西紅柿來源，還有望消除化學合成 L-DOPA 所產生的噁心、嘔吐等不良影響。

可能大家會問，在天然來源中只有少數植物可進行基因合成操作。為什麼在這些有限的植物中，偏偏選中了西紅柿？

為什麼是西紅柿？

在有限可以積累 L-DOPA 的植物來源中，研究最多的不是西紅柿而是刺毛黧豆（Mucuna pruriens），其種子中含有高達 10% 的 L-DOPA。

可這種來源植物遠非理想選擇，刺毛黧豆覆蓋黧豆毛刺，會在收穫農作物的田間工作者中引起刺激和過敏反應，而豆類本身還含有高水平的色胺（Tryptamine），可能導致帕金森病患者產生幻覺。

為了探索增加積累 L-DOPA 植物品種的可能性，科研人員引入了甜菜素 (betalains) 生物合成途徑中將酪氨酸 (tyrosine) 轉化為 L-DOPA 的酶，從而產生了富含 L-DOPA 的西紅柿果實。

對西紅柿果實中L-DOPA水平進行分析

研究表明，可從約 1 千克該改良版西紅柿中生產 150 毫克 L-DOPA。同時，研究人員對比發現，增加西紅柿中 L-DOPA 水平還可以延長保質期。這與其基因表達改變後增強抗氧化能力、減少細胞壁降解、收穫後硬度提高以及疾病易感性降低有關。

論文作者之一 Dario Breitel 博士表示：「我們已經證明可以使用轉基因西紅柿作為 L-DOPA 的來源。這進一步證明了西紅柿是合成生物學的最優選擇之一。」

參考資料：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1096717620301816

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201209094221.htm