投稿者: 科学者たちは、古代の植物の酵素を再構築することで大麻化学の起源をより深く研究しており、大麻がどのようにしてTHCやCBDのような化合物を生成する能力を最初に発達させたかについて新たな洞察を提供しています。
『Plant Biotechnology Journal』に掲載された最近の研究で、ワーゲニンゲン大学・研究所の研究者らが数百万年前に存在した分子構造を再構築し、古代の大麻酵素は現代の植物に見られる酵素よりも柔軟で堅牢であった ことを明らかにした。
研究チームは、カンナビノイド化学の進化を追跡することに成功し、現代の医療用カンナビノイドのバイオテクノロジーによる生産を改善できる分子ツールを特定したと述べている。
カンナビノイドの起源
現代の大麻植物では、THCやCBDといった個々のカンナビノイドを生成するために、特殊な酵素が働いています。それぞれの酵素は、特定の化合物を非常に効率的に生成します。今回の研究では、この精密さは大麻の進化における最近の進歩であり、最初から存在していたものではないことが示されています。
大麻の初期の祖先は、一度に複数のカンナビノイドを生成できる多用途の酵素を使用していました。これらの酵素は、遺伝子複製が進むにつれて、より特殊化していきました。これが、今日の大麻植物に見られる独特の化学プロファイルにつながりました。
研究チームは、古代の大麻酵素を実験室で再現することで、この進化過程の直接的な証拠を示しました。その結果、THCのような特定のカンナビノイドを生成する経路は比較的最近に出現し、自然淘汰によって時間の経過とともにより特殊化していったことが示されました。
失われた酵素の再構築
研究チームは祖先の遺伝子配列の再構築を用いてこの進化史を研究しました。現代の大麻と近縁種のDNAを比較することで、数百万年前のカンナビノイド産生酵素がどのようなものであったかを解明しました。
研究者たちは予測された酵素を合成し、実験室でその機能を試験した。再構築された酵素の多くは、より特殊化した現代の酵素とは異なり、前駆体分子を複数の異なるカンナビノイドに変換した。
これらの実験により、研究チームはこれまで遺伝子の比較のみに依存していた進化の仮説を直接検証することができました。
バイオテクノロジーツールとしての古代酵素
この研究の最も直接的な影響は、進化生物学というよりもバイオテクノロジーに向けられている。研究者たちは、古代の酵素を微生物系で発現させたところ、再構成された酵素は現代の大麻植物に見られる酵素よりも利用しやすいことがしばしばあることを発見した。
「かつて進化論的に『未完成』と思われていたものが、非常に有用であることが判明しました」と、同僚のクロエ・ヴィラールと共に研究を率いたロビン・ファン・ベルゼン氏は述べています。「これらの祖先酵素は、その子孫よりも堅牢で柔軟性が高く、バイオテクノロジーや医薬品研究における新たな応用の出発点として非常に魅力的です。」
希少カンナビノイドへの道
再構築された酵素の一つは、非常に特異性が高いという点で独特でした。古代の酵素の多くは複数のカンナビノイドを生成しましたが、この酵素は主にカンナビクロメン（CBC）を高い精度で生成しました。
CBCは抗炎症作用と鎮痛作用があると報告されており、注目を集めていますが、大麻植物が大量に生産することは稀です。研究者らは、この酵素を人工システム、あるいは将来的には大麻植物に導入することで、CBCをベースとした治療薬のより信頼性の高い生産が可能になる可能性があると示唆しています。
「現時点では、天然にCBC含有量の高い大麻植物は存在しません」とヴァン・ベルゼン氏は述べた。「したがって、この酵素を大麻植物に導入することで、革新的な医療用品種が生まれる可能性があります。」
将来の可能性
この研究は、バイオテクノロジーにおける成長傾向を反映しています。研究者たちは、進化の歴史を現代の工学の指針としてますます活用しています。失われた酵素を再構築することで、研究者たちは大麻の医化学をさらに発展させる新たな可能性を切り開いたのかもしれません。
大麻研究において、古代の酵素を振り返ることは、特にTHCやCBD以外のカンナビノイドへの関心が高まる中で、現在の製造上の課題を解決するのに役立つ可能性があります。
今後の研究では、これらの酵素が大規模生産に利用できるかどうか、そしてその柔軟性によって医療上の可能性を秘めた新たなカンナビノイドの組み合わせが可能になるかどうかが検証されるでしょう。
Reference : Ancient Cannabis Enzymes Reveal How THC and CBD First Evolved
https://thedebrief.org/ancient-cannabis-enzymes-reveal-how-thc-and-cbd-first-evolved