Таксол уже три десятилетия остается одним из самых эффективных средств против рака молочной железы, яичников и легких. Однако его производство остается сложным и дорогим: для получения 1 кг препарата перерабатывают около 3000 кг хвои тиса. Химический синтез, открытый еще в 1990-х, не заменил природное сырье из-за многоступенчатости процесса.
Прорыв совершила команда ученых, применившая инновационный метод секвенирования (расшифровки) РНК отдельных клеток тиса. Этот подход позволил выявить 7 ранее неизвестных генов, включая критически важный FoTO-1, который ускоряет образование промежуточных соединений.
«Геном тисовых деревьев примерно в три раза больше человеческого генома, а гены синтеза баккатина III «разбросаны по огромному геному тиса», — поясняет Джеймс МакКлюр, ведущий автор исследования. При таком количестве генетических путей, которые включаются и выключаются одновременно, идентификация горстки генов, работающих вместе в определенном процессе, таком как выработка баккатина III, «подобна поиску иголки в стоге сена»», — считает МакКлюр.
Ученые активировали необходимые гены, подвергая клетки стрессу (солям и бактериальным токсинам), что имитировало естественную защитную реакцию дерева. Перенеся 17-генный комплекс в табак, исследователи добились концентрации баккатина III, сопоставимой с тисовой хвоей. Следующий шаг — интеграция генов в дрожжи, которые уже используются для промышленного производства инсулина и других препаратов. В конечном итоге исследователи хотят модифицировать микробы, чтобы с их помощью выпускать препарат в крупных масштабах, что может в разы снизить производственные затраты.