Hefe: Günstiger Produzent für Cannabinoide

Berlin -

Hefe statt Blüte: Cannabis sativa wird seit Jahrtausenden für medizinische Zwecke angebaut und verwendet. Seit 2017 übernehmen die Kassen unter bestimmten Voraussetzungen die Kosten für eine Therapie. In der Vergangenheit war die Behandlung der Betroffenen immer wieder durch Lieferengpässe der Blüten gefährdet. Schlechte Ernten tragen beispielsweise zu Ausfällen bei. Forscher der University of California haben eine kostengünstigere und effizientere Alternative zur Herstellung von Cannabioniden entdeckt – umprogrammierte Hefe. Die Studienergebnisse wurden im Fachmagazin „Nature“ veröffentlicht.

Dem Forscherteam ist es gelungen, eine vollständige Biosynthese der wichtigsten Cannabinoide wie beispielsweise Tetrahydrocannabinol (THC) und Cannabidiol (CBD) in Saccharomyces cerevisiae zu erreichen und zwar aus einfacher Galactose. Dazu wurde die Hefe einfach umprogrammiert und deren Stoffwechsel verändert. Somit wurde statt Alkohol die Ausgangsform der Cannabinoide Cannabigerolsäure (CBGA) aus dem Zucker hergestellt.

Die Wissenschaftler entwickelten dazu einen nativen Mevalonatweg, der die Bereitstellung von Geranylpyrophosphonat gewährleistet. Außerdem wurden ein Hexanoyl-CoA-Biosyntheseweg und Cannabis-Gene eingeführt. Letztere sollen die Enzyme codieren, die die Biosynthese von Olivetolsäure sowie das Enzym Geranylpyrophosphat aktivieren, sowie die Gene für die Cannabinoid-Synthasen. Diese wandeln dann CBGA in die Cannabinoidsäuren und unter Wärmeeinwirkung schließlich in THC und CBD um.

„Unsere Arbeit bietet eine Plattform für die Produktion natürlicher und unnatürlicher Cannabinoide, die eine genauere Untersuchung dieser Verbindungen ermöglicht und bei der Entwicklung von Behandlungen für eine Vielzahl von menschlichen Gesundheitsproblemen eingesetzt werden könnte“, schreiben die Studienautoren.

Die Herstellung von Cannabinoiden in Hefe ist dem Forscherteam zufolge günstiger. Außerdem bestehe keine Gefahr für Verunreinigungen wie beispielsweise eine Vermischung von THC und CBD – was einen highmachenden Effekt zur Folge hätte.

Eine Therapie mit Cannabisblüten ist komplex, da die Dosierung individuell – je nach Ansprechen des Patienten – vom Arzt festgelegt werden muss. Die Einsatzgebiete sind dabei vielfältig. Je nachdem, welche Effekte gewünscht sind, wählt dieser eine unter den verschiedenen Sorten aus, die sich hinsichtlich der Gehalte an THC und Cannabidiol CBD unterscheiden. Cannabis kann auf verschiedene Arten eingesetzt werden. Möglich sind Rauchen, Verdampfen oder Trinken in Form eines Tees. Aus medizinischer Sicht wird allerdings vom Rauchen abgeraten, da bei dieser Applikationsform schädliche Verbrennungsprodukte entstehen.

Außerdem kamen Wissenschaftler zu dem Schluss, dass es bei verdampftem und gerauchtem Medizinalhanf zu unterschiedlichen Arzneimittelwirkungen kommt. Bei der Vaporisation beobachteten sie insgesamt stärkere Effekte. „Aus diesen Daten könnten regulatorische und klinische Entscheidungen über die Verwendung von Cannabis bei Erwachsenen abgeleitet werden, die zuvor nicht oder nur in geringem Maße exponiert waren”, so die Forscher.