CBD được tổng hợp từ nấm men và cannabinoid biến đổi gen

Liệu công nghệ sinh học tổng hợp mới sẽ thúc đẩy hay mang lại sự diệt vong cho ngành công nghiệp cần sa?

Trong một tương lai không xa, CBD hoặc THC mà bạn tiêu thụ khi bạn ăn một miếng thực phẩm cần sa hay uống một giọt cồn thuốc có thể sẽ không còn bắt nguồn từ cây cần sa nữa. Liều cannabinoid hàng ngày của bạn có thể sẽ được sản xuất. trong phòng thí nghiệm thay vì trồng trong nhà kính.

Kevin Chen, CEO và là người đồng sáng lập của Hyasynth Bio, mô tả công ty khởi nghiệp có trụ sở tại Montreal này là ” tập trung vào việc thiết kế các chủng nấm men để sản xuất các hoạt chất của cần sa mà không cần phải trồng cây.”

Hyasynth là một trong một số những công ty với hy vọng rất cao về việc tổng hợp sinh học các hoạt chất cannabinoid. Kể từ khi thành lập vào năm 2014, Hyasynth đã huy động được 12 triệu đô la đầu tư, phần lớn trong số đó đến từ New Brunswick Organigram, một trong những nhà sản xuất cần sa được cấp phép hàng đầu của Canada.

“Vẫn còn trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển, nhưng chúng tôi hy vọng sẽ bán được cho các công ty để đưa CBD ra thị trường,” Chen cho biết. “Chúng tôi hy vọng sẽ thấy các công ty thực phẩm và đồ uống tham gia vào việc này. Có một số lợi thế của quá trình lên men công nghiệp, bao gồm đạt được hiệu quả, đặc biệt là với quy mô sản xuất lớn hơn. Nó nhanh hơn rất nhiều và dễ dàng cho năng suất cao hơn.”

Ông lưu ý rằng axit lactic, axit ascorbic (vitamin C) và nhiều loại kháng sinh cũng đã được sản xuất bằng phương pháp này.

CÔNG NGHỆ GHÉP GEN

Chen nói rằng các công ty ở Mỹ, Trung Quốc và các nơi khác trên thế giới đang tổng hợp các gen từ các axit nucleic riêng lẻ, các đơn vị cấu tạo nên DNA.

Công nghệ này được tiên phong vào những năm 1970 bởi Genentech có trụ sở tại San Francisco để sản xuất insulin – trước đây được chiết xuất từ tuyến tụy lợn, một phương pháp rất kém hiệu quả theo tiêu chuẩn hiện đại. Ngày nay, quá trình này bắt đầu bằng cách ghép gen – lấy DNA của con người và cấy vào vi khuẩn, và từ đó insulin có thể được sản xuất.

“Tương tự như vậy, chúng tôi đã cấy một gen cần sa vào nấm men,” Chen giải thích. “Từ việc thiết lập bản đồ của bộ gen cần sa trong 20 năm qua, các nhà nghiên cứu đã xác định được các gen chịu trách nhiệm sản xuất cannabinoid. Nghiên cứu đó được công bố công khai, vì vậy chúng tôi thực tế không cần phải tự mình xử lý cần sa. Chúng tôi đang nhận được các gen cho các enzyme chịu trách nhiệm sản xuất nó và thêm nó vào bộ gen của nấm men. Những gen này được tạo ra một cách tổng hợp và được gửi cho chúng tôi qua bưu kiện dưới dạng một ống nhỏ chứa chất lỏng trong suốt.”

Các phiên bản do phòng thí nghiệm sản xuất của các enzyme chịu trách nhiệm sản xuất cannabinoid trong thực vật đã được thêm vào nấm men để nuôi cấy cannabinoid.

Ví dụ, CBDA synthase và THCA synthase là các enzyme kích thích sản xuất CBDA và THCA, là tiền chất của CBD và THC. Các phiên bản do phòng thí nghiệm sản xuất của các enzyme này đã được thêm vào nấm men để phát triển CBDA và các phân tử axit cannabinoid khác.

Chen nhấn mạnh rằng, “CBD mà chúng tôi sản xuất không khác biệt so với CBD có được từ chiết xuất thực vật. Chúng tôi đang sử dụng một loại nấm men được thiết kế để sản xuất nó, nhưng sản phẩm cuối cùng không hề bị thay đổi.”

Điểm độc đáo là ở quá trình. “Chúng tôi đang phát triển danh mục bằng sáng chế của riêng mình và đã thực hiện một số đệ trình cho đến nay. Hai trong số các ứng dụng của chúng tôi đã được xuất bản,” Chen nói. “Chúng tôi đang phát triển một quy trình độc quyền để sản xuất cannabinoid. Danh mục IP của chúng tôi sẽ bao gồm nhiều khía cạnh khác nhau của quá trình đó, bao gồm các khía cạnh độc nhất của các chủng nấm men mà chúng tôi đã phát triển.”

CBD ĐƯỢC SẢN XUẤT TỪ NẤM MEN

Rõ ràng là, có tiềm năng thị trường lớn đối với CBD cô lập được tạo ra từ nấm men cho các mặt hàng thực phẩm, hiện đang chuẩn bị được bán ở Canada. Đồ ăn cần sa đã hợp pháp theo chương trình cần sa y tế của Canada kể từ năm 2015 theo quyết định của Tòa án tối cao và cũng đã hợp pháp cho người trưởng thành theo quy định của Bộ Y tế Canada có hiệu lực vào năm 2019. Vì vậy, trong khi ngành công nghiệp này ở Hoa Kỳ vẫn đang chờ đợi FDA chấp thuận việc sử dụng CBD trong các mặt hàng thực phẩm và các mặt hàng bổ sung sức khỏe, tại Canada, lĩnh vực này đã được thiết lập để có thể bùng nổ.

Tuy nhiên, không giống như ở Mỹ, nơi các sản phẩm CBD không được kiểm soát dường như ở khắp mọi nơi, tại Canada, CBD chỉ có sẵn ở các trạm phân phối cần sa được cấp phép. Và trong khi các mặt hàng thực phẩm giàu CBD và THC đã có sẵn trong vài năm thông qua các cửa hàng được cấp phép ở các tiểu bang Hoa Kỳ đã hợp pháp hóa cần sa, các đồ ăn cần sa mới bắt đầu được tung ra thị trường ở Canada, nơi đã hợp pháp hóa nó.

Các sản phẩm CBD có nguồn gốc từ nấm men có thể được bán ở cả Hoa Kỳ lẫn Canada trong tương lai gần.

“Ở mọi thị trường, chúng tôi phải tiến hành phân tích,” Chen nói. “Các cơ quan quản lý khác đang bắt kịp với công nghệ. Ở Canada, tất cả các cannabinoid đều được đối xử như nhau theo luật cho dù chúng có nguồn gốc như thế nào. Chúng tôi giờ đang tích cực phân tích xem nó có hợp pháp ở Hoa Kỳ hay không.”

Căn cứ theo Đạo luật Cần sa năm 2018 của Canada, tất cả các cannabinoid hiện được quy định bởi các tỉnh có sự giám sát của Chi nhánh về các chất kiểm soát và Cần sa được kiểm soát của Bộ Y tế Canada, trái với Văn phòng liên bang quản lý các chất được kiểm soát, nơi đã từ bỏ quyền giám sát mà nó đã duy trì dựa trên Đạo luật các loại thuốc và chất được kiểm soát.

Đối với các enzyme được sử dụng để bắt đầu sản xuất cannabinoid, Chen gọi đây là “bước khởi đầu trong quy trình”, không bị hạn chế theo luật của Hoa Kỳ lẫn Canada. Ông nói, “gen này không được coi là một chất được kiểm soát.”

Mặc dù phức tạp về mặt pháp lý, các sản phẩm CBD có nguồn gốc từ nấm men này có thể được bán trên cả hai phía biên giới Hoa Kỳ – Canada trong tương lai gần.

HƠN CẢ NHỮNG BÚP CẦN SA LỚN

Khoản đầu tư trị giá 10 triệu đô la của Organigram năm 2018 với Hyasynth là một trong nhiều giao dịch tương tự được báo cáo gần đây, ở cả Canada và Mỹ cũng như châu Âu.

Cũng trong năm 2018, Cronos Group, nhà sản xuất khổng lồ được cấp phép của Toronto, đã tuyên bố hợp tác chiến lược với Ginkgo Biowork có trụ sở tại Boston, nơi cũng đang theo đuổi việc sản xuất cannabinoid thông qua quá trình lên men. Báo chí Canada đưa thỏa thuận ở mức 22 triệu đô la. Theo giám đốc điều hành của Cronos, Michael Gorenstein, quan hệ đối tác sẽ tập trung vào “các cannabinoid quý hiếm,” thứ mà dường như là bất khả thi để có thể” sản xuất thông qua “canh tác và khai thác truyền thống.”

Các công ty khác theo đuổi phương pháp này là InMed Enterprises có trụ sở tại Vancouver và Amyris của Emeryville, CA, gần Berkeley. Ginkgo Biowork và Amyris đều có bằng sáng chế của Hoa Kỳ về sản xuất cannabinoid từ nấm men.

Sự liên kết với tổ chức uy tín nhất của Đại học California hứa hẹn sẽ biến East Bay trở thành một trung tâm nghiên cứu trong lĩnh vực này. TechCrunch báo cáo rằng Demetrix, được thành lập bởi nhà nghiên cứu của UC Berkeley, Jay Keasling và được lãnh đạo bởi cựu giám đốc Amyris Jeff Ubersax, đã nhận được 50 triệu đô la từ Horizons Ventures, công ty Hồng Kông được hỗ trợ bởi tỷ phú bất động sản Li Ka-shing và Tuatara Capital, một Quỹ có trụ sở tại Manhattan đầu tư vào ngành công nghiệp cần sa hợp pháp.

Ít nhất một công ty châu Âu cũng đang theo đuổi phương pháp này. Năm ngoái, Farmako của Frankfurt đã đề đơn với Văn phòng Bằng sáng chế Châu Âu về quyền trên toàn thế giới đối với một vi sinh vật mà họ đã phát triển để sản xuất cannabinoid từ đường. Vi sinh vật được thiết kế, được đặt tên là Zymomonas cannabinoids, là một phiên bản sửa đổi của Zymomonas  Mobilis, vi khuẩn được sử dụng để sản xuất rượu tequila. Như Tạp chí kỹ thuật số lưu ý, các gen chịu trách nhiệm sản xuất rượu đã được loại bỏ và thay thế bằng gen từ cây cần sa.

CHẤP HÀNH LUẬT

THC đã được tổng hợp và đưa ra thị trường để sử dụng như dược phẩm tại Mỹ. Có hai nhãn hiệu trên thị trường, Marinol và Syndros, sử dụng hợp chất THC tổng hợp có tên là dronabinol. Nó đã được FDA chấp thuận vào năm 1985, chủ yếu để điều trị hội chứng còi cọc ở bệnh nhân AIDS (bằng cách kích thích sự thèm ăn) và giảm bớt buồn nôn do hóa trị. Một loại thuốc thứ ba được FDA chấp thuận, Cesamet, cũng được kê đơn cho bệnh nhân hóa trị, có chứa một chất tương tự THC tổng hợp được gọi là nabilone. Nhưng các dược phẩm này được tổng hợp hóa học, trong khi trọng tâm của nghiên cứu mới là về tổng hợp sinh học.

Nó có một triển vọng mang đầy tính trêu ngươi – tạo ra các hợp chất sinh học mới bắt chước hoạt động của cannabinoid thực sự được tìm thấy trong cần sa, nhưng lại đủ độc đáo để được cấp bằng sáng chế. Khả năng này hứa hẹn đặc biệt cho tương lai của ngành công nghiệp, theo Kevin Chen, người đã nói với Project CBD rằng Hyasynth đã sản xuất “các cannabinoid mới không được tìm thấy trong cây cần sa.”

Những hóa chất này có thể được chuyển đổi để chúng hoạt động không khác gì với cannabinoid thực vật – cho phép bạn vẫn tuân thủ luật pháp, bởi vì không có cây cần sa nào tham gia vào quá trình này.

Tương tự, Jeff Chen (không liên quan gì đến Kevin), giám đốc điều hành của Cannabis Research Initiative (Sáng kiến nghiên cứu cần sa) UCLA, nói với Green Entrepreneur vào năm ngoái rằng “những hợp chất mới này có thể được cấp bằng sáng chế, và [các nhà khoa học] có thể sửa đổi các phân tử này để phù hợp cho các bệnh khác nhau.” Và việc tuyên bố rằng có thể cấp bằng sáng chế cho các hợp chất sinh tổng hợp mới sẽ là ít mơ hồ hơn nhiều so với việc cấp bằng sáng chế cho một giống cần sa bất kỳ

Như Bader đã giải thích với Project CBD: “Bạn có thể sửa đổi các hóa chất này nhưng lại không khiến cho nó hoạt động theo một cách khác. Chẳng hạn, nó có tác dụng giảm đau tương tự, nhưng lại có thêm cấu trúc vòng bổ sung. Cấu trúc vòng bổ sung không có tác dụng gì cả, nhưng điều này làm cho nó không phải là THC hay CBD. Vì vậy, nó cho phép bạn lách luật, bởi vì không có loại cần sa nào liên quan.”

SỰ TINH KHIẾT SO VỚI TÍNH HIỆU QUẢ

Nhưng Bader cũng lưu ý rằng chỉ có sự cộng hưởng của các cannabinoid có nguồn gốc từ thực vật mới cung cấp phổ hiệu ứng đầy đủ. Bạn có thể phân lập cannabinol (CBN), cannabigerol (CBG) hoặc cannabichromene (CBC). Nhưng có giả thiết rằng những thứ này phối hợp với nhau, vì vậy sự tinh khiết có thể không phải là một điều tốt để tạo ra hiệu ứng bạn muốn.”

Mặt khác, công nghệ sinh tổng hợp có thể giải quyết một nhu cầu quan trọng, trong trường hợp nhu cầu đối với những chất này và các hợp chất hiếm khác tăng cao. Có nhiều cannabinoid phụ với tiềm năng điều trị chưa được khám phá.

“Thực vật sẽ không bao giờ tạo ra nồng độ đủ cao các cannabinoid này để đem lại tác dụng trong lâm sàng,” Bad nói. “Một trong những khách hàng của chúng tôi đang tạo ra kem bôi với 500 miligam CBN mỗi gram. Bây giờ, họ đang sử dụng CBN có nguồn gốc từ thực vật, nhưng phải mất rất nhiều cây và rất nhiều nỗ lực để sản xuất.”

Cô lưu ý rằng CBN cũng thuộc hạng mục không rõ ràng về mặt pháp lý. Đây không phải là một chất được kiểm soát nhưng có thể được coi là một chất tương tự của THC.

Bader giải thích thêm: “Không phải lúc nào cũng rõ ràng hoặc chính xác liệu một cấu trúc hóa học cụ thể là hợp pháp, hay không. Sau nhiều năm bị cấm, chúng ta đang làm việc theo một cách ngược đời đối với cần sa. Đầu tiên chúng ta hợp pháp hóa loài cây này ở một số bang, và rồi lại phải cố gắng xác định xem thứ gì khác là hợp pháp. Khi tôi đang nghiên cứu độc tố dịch tả, không ai từ chối tôi. Trong khi với cần sa, chúng ta không có tài trợ của liên bang, tất cả đều bất hợp pháp, để rồi cố gắng tước bỏ các luật này và cho phép nghiên cứu xảy ra.

“Cho dù đó là luật hay sự kỳ thị, thì đó cũng là một trở ngại trong việc thâm nhập vào lĩnh vực này.” Bader nhìn nhận. “Tôi đã phải hít một hơi thật lớn trước khi tham gia vì tôi biết nó sẽ đặt tôi vào một số hoàn cảnh nhất định. Nhưng bây giờ tôi đang rất tự hào vì được tham gia và giúp phát triển khoa học và sức khỏe cộng đồng.

SỰ TRỖI DẬY CỦA CANNABINOID NHÂN TẠO?

Tuy nhiên, các ý tưởng như vậy không được ủng hộ bởi tất cả mọi người trong ngành công nghiệp cần sa. Có một sự cảnh giác sâu sắc đối với công nghệ sinh tổng hợp ở những người ủng hộ cần sa, những người ủng hộ thực vật học đời cũ thay vì các chất thay thế đơn phân tử.

Các sinh vật biến đổi gen (GMO) trong cây trồng và ẩm thực thường bị chế giễu là “thực phẩm nhân tạo” nguy hiểm. Có phải chúng ta đang chứng kiến sự ra đời của những chất nguy hiểm tiềm tàng và / hoặc các cannabinoid được sinh ra từ nấm men một cách vô trách nhiệm? Liệu rằng sự lên men có là tương lai của dược phẩm CBD và thuốc cần sa?

Một bài bình luận trên trang web của Tập đoàn Cần sa Thái Lan, dành riêng cho việc thúc đẩy ngành công nghiệp cần sa non trẻ ở quốc gia Đông Nam Á này, bày tỏ một số điều tiên đoán về ý nghĩa của các cannabinoid tạo ra từ phòng thí nghiệm đối với những người nông dân trồng loại cây này, đặc biệt là ở các nước đang phát triển.

Bài bình luận rút ra sự tương đồng với vanillin, hợp chất hữu cơ mang lại hương vị cho vani. Nó tất nhiên là một thành phần chính của cây vani. Nhưng ngày nay vanillin tổng hợp trong phòng thí nghiệm cung cấp hơn 99% nhu cầu toàn cầu cho hương vị vani. Và điều đó có nghĩa là ít hơn 1% được cung cấp bởi chiết xuất từ vani tự nhiên. Hầu hết 1% ngày nay đến từ Madagascar, nơi việc trồng vanilla mang đầy khó khăn.”Sau khi Madagascar gần đây bị lốc xoáy và hạn hán, giá thành của vanilla trồng được đã tăng lên nhưng nông dân Madagascar vẫn còn nghèo.”

MỘT TƯƠNG LAI VANILLA?

Tập đoàn Cần sa Thái Lan dự đoán một tương lai tương tự cho cần sa: “Cũng giống như với vanillin, THC nhân tạo, CBD, CBG, v.v. có khả năng sẽ đủ tốt để đáp ứng 99% nhu cầu toàn cầu. Tất cả những người nông dân trồng cần sa trên thế giới sẽ cạnh tranh lẫn nhau cho 1% nhu cầu toàn cầu còn lại và chỉ những người nông dân trồng cần sa tốt nhất thế giới, ở những quốc gia đang phát triển nghèo nhất, sẽ sống sót… nếu bạn gọi cảnh nghèo đói cực độ là “sự sống còn”.”

Bài bình luận cho thấy công nghệ sinh tổng hợp cuối cùng có thể phát triển đến mức nó thực sự có thể bắt chước hiệu ứng cộng hưởng chiết xuất toàn phần: “Các nhà hóa học rất có khả năng pha trộn các cannabinoid nhân tạo, tecpen và flavonoid vào một chiết xuất giả mà không thể phân biệt được. và hiệu quả tương tự, các chiết xuất từ Gorilla Glue, Jack Herer, Charlotte’s Web, hoặc bất kỳ chủng cần sa nào khác.”

Điều này có thể mang lại thảm họa cho người trồng cần sa.

Nhưng không có gì chắc chắn rằng bàn tay con người sẽ có thể tái tạo sự phức tạp của loài cây trong tự nhiên, hoặc rằng cannabinoid nhân tạo có thể đáp ứng được nhu cầu cần sa đang leo thang trên toàn thế giới, một loại cây linh hoạt đáng chú ý là đồng minh của loài người kể từ trước khi có chữ viết.

Khi được hỏi về những suy nghĩ về việc canh tác sinh học có thể ảnh hưởng đến việc trồng cần sa như thế nào, Kevin Chen thuộc công ty Hyasynth trả lời: “Cannabinoid có tiềm năng to lớn trong dược phẩm, trong khi vanilla thì không. Quy mô và tính nhất quán rất quan trọng khi xem xét chuỗi cung ứng dược phẩm, đó là một phần lý do tại sao câu chuyện về insulin thành công. Tôi nghĩ rằng hầu hết mọi người đều đồng ý rằng cần sa là một kịch bản độc đáo, và ngoài ra, việc có tiếp cận đến thuốc chất lượng cao-chi phí thấp là một điều tốt.”

Có một sự thật rằng công nghệ thường là con dao hai lưỡi, gợi lên lời hứa cũng như sự nguy hiểm. Và đó là lý do tại sao chúng ta phải theo dõi sát sao sự phát triển trong các phòng thí nghiệm công nghệ sinh học của công ty từ Montreal đến Frankfurt và East Bay.

>>>> Đọc thêm các bài viết về Cannabidiol CBD

Bill Weinberg là một nhà báo kỳ cựu 30 năm từng đoạt giải thưởng trong các lĩnh vực nhân quyền, sinh thái và chính sách dược phẩm. Trước đây là biên tập viên tin tức tại tạp chí High Times, giờ đây, ông sản xuất các trang web CounterVortex.org và Global Ganja Report.

 Dịch giả: Ela Huyền Trâm

Nguồn: Yeast-Derived CBD & GMO Cannabinoids