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Wissenschaftlicher Durchbruch: Gentechnisch veränderter Cannabis

Ein amerikanisches Unternehmen konnte gentechnisch veränderte Cannabispflanzen zur natürlichen Herstellung wasserlöslicher Cannabinoide herstellen. Darüber hinaus haben sie eine Pflanze geschaffen, die 4-mal mehr CBD und 35-mal mehr Trichome als üblich enthält.

Das Biotechnologieunternehmen Trait Biosciences hat die weltweit erste gentechnisch veränderte Cannabispflanze geschaffen, die sich einer „vollständigen Transformation“ unterzieht. Damit ist es gelungen, das vererbte Fremdgen auch an die nächste Generation weiterzugeben.

Das im US-Bundesstaat New Mexico ansässige Unternehmen hat zuvor zwei gentechnisch veränderte Cannabispflanzen mit zwei außergewöhnlichen „Super-Merkmalen“ geschaffen:

  • Man produziert natürlich Cannabinoide In Wasser löslich - ein Schritt, der eines der komplexen Probleme in der Cannabis-Getränkeindustrie lösen kann.
  • Die zweite produziert riesige Mengen von CBD, 4 mal eine normale Pflanze und 35% mehr Trichome (die Blasen auf der Cannabispflanze, die die meisten Wirkstoffe enthalten).

Beide Pflanzen haben noch keine "vollständige Transformation" durchlaufen, was bedeutet, dass sie nicht in der Lage sind, die in ihnen vererbten Fremdgene an die nächste Generation weiterzugeben.

Die dritte Pflanze durchlief eine vollständige Transformation, aber das Gen, das in sie eingeführt wurde, war ein wertloses Gen, nicht eines, das ihr ein Übermerkmal verleiht, sondern nur eines, das identifiziert werden kann, um zu wissen, dass tatsächlich eine vollständige Transformation erreicht wurde.

Das Unternehmen hofft nun, eine transgene Cannabispflanze mit einer Vielzahl von „Super-Features“ zu entwickeln, die diese Eigenschaften auch an die nächste Generation weitergeben können.

Für die im Rahmen dieses Projekts produzierte Serie von technischen Cannabispflanzen erhielt das Unternehmen den Namen "Amplified".

Da es sich um ein recht komplexes Thema handelt, das in mehreren Quellen sogar falsch dargestellt wurde, haben wir uns an Trites Strategiedirektor Ronen Levy gewandt, der ausführlich erklärte, wo das Unternehmen derzeit steht. Aber zuerst - was ist Gentechnik überhaupt?

Gentechnik versus genetische Verbesserung

Beachten Sie den Unterschied zwischen gentechnisch veränderten Organismen (GVO) und künstlichen Zuchtorganismen. Künstliche Verbesserung oder selektive Selektion ist die Verwendung von Befruchtungstechniken zwischen verschiedenen Sorten, um erwünschte Gene bei Nachkommen zu verbessern, und sie existiert in Generationen von Cannabis.

Künstliche Zucht ist ein Prozess, der sich auf traditionelle Zuchttechniken stützt, wie die Bestäubung einer Blume in einer anderen oder die Paarung eines Tieres mit einem anderen. Dabei werden niemals fremde oder künstlich hergestellte Gene in denselben Organismus eingeschleust - in diesem Fall Cannabis.

Bei der Modifikation oder „Gentechnik“ werden jedoch keine traditionellen Fortpflanzungstechniken verwendet. Es wird im Labor hergestellt und beinhaltet die Insertion von Fremdgenen in die DNA eines bestimmten Organismus auf sehr raffinierte Weise.

Gelingt es dem Organismus am Ende des gentechnischen Prozesses, die weitergegebenen Fremdgene an seine Nachkommen weiterzugeben, so kann vom Organismus gesagt werden, dass er vollständig transformiert ist. Ein Organismus, der keine vollständige Transformation durchlaufen hat und die vererbten Fremdgene nicht überträgt, wird als vorübergehend (transient) bezeichnet.

In dem Unternehmen schuf 3 dann technische Cannabispflanzen: eine vollständig transformierte Pflanze ohne besondere Eigenschaften und zwei transiente Pflanzen mit hervorragenden Eigenschaften: eine produziert wasserlösliche Cannabinoide und die andere produziert mehr CBD.

Die erste vollständige Transformation, die erfolgreich war

Heutzutage gibt es verschiedene Methoden zur Gentechnik von Pflanzen. Zum Beispiel können sie Chemikalien ausgesetzt werden, die zufällige Mutationen in der DNA hervorrufen, sie können mit einer "Genkanone" in fremde Gene eingebracht werden, die mikroskopische Metallkugeln abschießen, in die die DNA-Segmente, die sie in die Pflanzenzellen einfügen möchten, und ihre Gene können auch unter Verwendung neuerer Technologien wie z TALENs oder CRISPR. Wissenschaftler haben sich auf eine der ersten und zuverlässigsten Methoden der Pflanzengenetik verlassen - Agrobacterium.

Agrobacterium ist eine Gruppe von Bakterien, die als solche bekannt sind und Pflanzenwachstum verursachen. Bakterien tun dies, indem sie Plasmide, Abschnitte ihrer DNA, in die Wirtspflanze einfügen. In den 70-Jahren erkannten die Wissenschaftler, dass sie das DNA-Segment, das das Agrobakterium ihren Wirt infiziert, durch andere Gene ersetzen und damit fremde Gene in die Pflanze infizieren könnten, wenn sie es löschen.

Gesellschaft Hat angekündigt Zum ersten Mal bei seiner erfolgreichen Transformation von Cannabis in 12 im Juni dieses Jahres (2019). "Unseres Wissens ist dies die erste stabile Cannabis-Pflanze, die eine vollständige Transformation durchlaufen hat", sagt Levy, der strategische Direktor des Unternehmens. "In der Vergangenheit gab es Versuche, dies zu tun, aber die Pflanzen konnten ihre Gene nicht an zukünftige Generationen weitergeben."

Der Grund, warum es schwierig ist, die Cannabispflanze vollständig zu transformieren, ist wahrscheinlich, dass sie mit der Evolution programmiert ist, um ihre inneren Gene zu bewahren. Ein weiterer Grund ist, dass Pflanzen in der Lage sind zu werdenZwitter (Androgyn) und bestäuben sich wie Cannabis als besonders schwierig für die Transformation.

Der Grund, warum Trait dies getan hat, ist laut Levy Dr. Richard Sayer zu verdanken, dem wissenschaftlichen Direktor des Unternehmens, der als großer Biotechnologie-Experte gilt und für seine bahnbrechenden Forschungen zur Herstellung von Biokraftstoffen aus Algen bekannt ist.

Zucker-Cannabinoide

Patentanmeldung In den Unterlagen des Unternehmens vom letzten Jahr ist detailliert beschrieben, wie die Cannabispflanze so konstruiert wurde, dass die von ihr produzierten Cannabinoide in Wasserlösungsmittel umgewandelt werden. Das Verfahren basiert auf der vom Unternehmen in der Vergangenheit entwickelten Glykosylierungsmethode ("Sequencing"), die es nur dieses Mal geschafft hat, sie in der Anlage selbst zu assimilieren.

Eine Mutation in einem Enzym namens Glycosyltransferase bewirkt, dass die Pflanze ein einfaches Zuckermolekül an die von ihr produzierten Cannabinoide bindet. Diese werden als "Zuckerrohr-Cannabinoide" bezeichnet. Die gezuckerten Cannabinoide sind wasserlöslich, im Gegensatz zu normalen Cannabinoiden, die fett sind und sich nicht mit Wasser mischen. Wie in Tright erwähnt, haben sie bereits gezuckerte Cannabinoide unter der Marke Destilled vermarktet, aber dies ist eine Pflanze, die sie selbst herstellen kann.

Ronen Levy, strategischer Direktor von Trait
Ronen Levy, Strategischer Direktor von Trait Biosciences

Diese transgene Pflanze ist ideal für die Herstellung von Getränken, die CBD enthalten oder THC. Cannabisgetränke gibt es bereits, aber die Unternehmen, die sie derzeit herstellen, wenden solche Verfahren an Die Menge Hoher Druck (ähnlich wie Milch), Beschallung (Schallwellen) oder Emulsion (Emulsion), damit sich der Cannabisextrakt mischt und gleichmäßig im Wasser verteilt.

Einige Unternehmen machen das natürlich besser als andere. Während einige Cannabis-Getränke "stabil" sind, was bedeutet, dass die Cannabinoide gleichmäßig gemischt bleiben, so dass sie im Wasser nicht sichtbar sind, neigen andere Getränke dazu, nach einer Weile "auseinanderzufallen", so dass die Cannabis-Extraktion am Flaschenboden gesammelt wird und das Getränk "trüb" und nicht klar aussieht, wenn es geschüttelt wird.

Für eine andere, heutzutage beliebteste Methode zur Herstellung von Cannabis-Getränken: NanoemulsionKann unerwartete gesundheitliche Folgen haben.

"Es besteht die Sorge, dass Nanopartikel die Blut-Hirn-Schranke passieren oder in die Schilddrüse gelangen", sagt Levy. "Diese Technologie ist zum Beispiel in der Medizin sehr nützlich, um Medikamente in bestimmte Krebszellen zu injizieren, aber in Nahrungsmitteln oder in diesem Fall in Cannabisprodukten muss man sich fragen, ob Nanotechnologie sicher genug ist."

Erste Studien zeigen, dass THC und CBD beim oralen Verzehr in nur wenigen Minuten zuckerhaltig sind und der Höhepunkt ihrer Wirkung nach etwa anderthalb Stunden abzunehmen beginnt. Es geht um die gleiche psychoaktive Zeitachse des Alkoholkonsums und im Moment ist es das ultimative Ziel der Cannabis-Getränkehersteller, ein Getränk zu kreieren, dessen Wirkung bald als Alkohol einsetzt und ungefähr anderthalb Stunden anhält.

4 mal mehr CBD und 35% mehr Trichome

Die letzte Pflanze, die das Unternehmen entwickelt hat, ist eine Pflanze Ahorn B. gentechnisch verändert, um große Mengen an CBD zu produzieren. Juli 30 Hat angekündigt Das Unternehmen gibt an, dass in den Experimenten in der neuen Pflanze im Durchschnitt 4-mal mehr CBD produziert wurde als bei anderen unter denselben Bedingungen gezüchteten Hanfpflanzen und 35-mal mehr Trichome auf den Blättern.

Das ultimative Ziel des Unternehmens ist es, diese beiden Merkmale zusammen mit anderen verbesserten Merkmalen wie der verbesserten Photosynthese zu einer transgenen Pflanze zu verbinden, die nicht nur viel CBD produziert, sondern es in seiner zuckerhaltigen Form produziert, so dass es wasserlöslich ist und diese Gene auch weitergeben kann. .

Die Ergebnisse der Labortests von amplifizierten Pflanzen im Vergleich zu normalen Pflanzen, die unter den gleichen Bedingungen gezüchtet wurden
Die Ergebnisse der Labortests von amplifizierten Pflanzen im Vergleich zu normalen Pflanzen, die unter den gleichen Bedingungen gezüchtet wurden

"Das Erstaunliche an der Leistung unseres Teams ist, dass diese Ergebnisse nur mithilfe einer der gentechnischen Strategien erzielt wurden, die wir im Rahmen unserer Amplified-Technologie entwickelt haben", sagt CEO Peter McDonagh. "Wir hatten eine vorsichtige Schätzung, dass wir 2 durch 4-Durchsatz steigern könnten, aber basierend auf diesen ersten Ergebnissen glauben wir jetzt, dass diese bahnbrechende Technologie die reguläre Anlagenleistung von 4 mehr als verdoppeln wird."

„Wenn wir die anderen im Rahmen des Projekts entwickelten Strategien einbeziehen, zu denen Technologien gehören, mit denen Feldversuche zur Verdoppelung der Effizienz der Pflanzen-Photosynthese erfolgreich waren, Technologien, die die Produktion von Wasserstoffperoxid in der Pflanze während der Herstellung von Cannabinoiden neutralisieren, und natürlich unsere Technologie, mit der Hanf- und Cannabispflanzen Cannabis produzieren können In der Anlage selbst sind wir zuversichtlich, dass wir unsere Erwartungen hinsichtlich der Produktivitätssteigerung, die mit der Amplified-Technologie erzielt werden kann, übertreffen werden “, sagt er.

Werbevideo von „Trait Bioscienes“

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