Jämfört med smittkoppor eller tyfoid, malaria har visat sig vara en av de mest utmanande mänskliga sjukdomarna att utrota - och förblir därför en verklig och konstant fara för nästan hälften av världens befolkning. Tjugo år sedan, två miljoner människor dog varje år i genomsnitt av malaria, enligt Världshälsoorganisationen (WHO). Trots många framsteg inom behandlingen, 212 miljoner fall rapporterades bara under 2015 och uppskattningsvis 429, 000 människor dog av sjukdomen.

Förstahandsbehandlingen för malaria är artemisinin – som används inom kinesisk medicin för att behandla feber och inflammation samt malaria. Före 2001, hälsovårdstjänstemän runt om i världen administrerade läkemedlet som en enda förening, men detta gjorde det möjligt för malariaparasiter att bli drogresistenta. Forskare och medicinsk personal fann, dock, att artemisinin kan fungera i kombination med två andra behandlingar, meflokin och klorproguanil, att attackera olika aspekter av parasiten och i slutändan inaktivera den. Enligt WHO, antalet kurser med artemisininbaserade kombinationsterapier som inhandlats från tillverkare ökade globalt från 187 miljoner 2010 till 311 miljoner 2015.

Men ett stort problem kvarstår:tillgången på artemisinin är inte stabil eller tillräcklig, och som resultat, behandling förblir dyr.

Gå in i mänsklig uppfinningsrikedom och innovation!

Ny forskning publicerad i Frontiers in Bioengineering and Biotechnology , "Stabil produktion av antimalarialäkemedlet Artemisinin i Moss Physcomitrella patens ", visar att artemisinin snabbt kan produceras av genetiskt modifierad mossa i industriell skala.

Artemisinin härrör i allmänhet från växten Artemisia annua , en ettårig sommar med kort växtsäsong och känd för trädgårdsmästare som söt malört. På grund av sin komplexa struktur, läkemedlet är svårt och inte ekonomiskt genomförbart att kemiskt syntetisera. Andra forskare har försökt att biokonstruera artemisinin med hjälp av Nicotiana tobak (odlade tobaksväxter) eller jäst, men dessa tillvägagångssätt krävde antingen mycket mer ingenjörskonst än den nuvarande analysen eller gav en halvren produkt.

Forskarna introducerade fem gener som är ansvariga för biosyntetisering av prekursorn för artemisinin, dihydroartemisinsyra, in i mossan Physcomitrella patens med användning av flera DNA-fragment. Den slutliga omvandlingen av denna syra till artemisinin sker genom fotooxidation i mosscellen.

Eftersom mossa, som en icke-kärlväxt, har en så enkel struktur att den erbjuder en idealisk miljö för genetiskt modifierade läkemedel. Den genetiskt modifierade mossan odlades i både flytande och fasta medier under 24h LED-ljus.

Efter bara tre dagars odling, forskarna hade en betydande initial produkt:0,21 mg/g torrvikt artemisinin. Dag 12, de hade den högsta ansamlingen av drogen.

"Denna mossa producerar som en fabrik, sa Henrik Toft Simonsen, en av tidningens författare. "Det producerar artemisinin effektivt utan prekursorteknik eller efterföljande kemisk syntes som jäst och tobak kräver. Detta är vad vi hoppas på inom vetenskapen:en enkel, elegant lösning."

Denna forskning vidgar också gränserna för syntetisk bioteknik genom att erbjuda en genetiskt robust växtbaserad plattform, som kan skalas upp för industriell produktion av andra komplex, högt värde, växtbaserade föreningar. Eftersom P. patens använder ljus som energikälla, i det långa loppet, mer kostnadseffektiva än metoder som jäst, som måste matas med någon form av socker.

Att producera artemisinin från mossa i enkla flytande bioreaktorer gör att produktion i industriell skala lätt är möjlig på ett kostnadseffektivt sätt. Nästa steg skulle vara att ytterligare optimera processen, särskilt reducera eventuella onödiga produkter och säkerställa att den metaboliska processen är så effektiv som möjligt. Också, medan det kan verka extraordinärt att utveckla ett läkemedel på tre till 12 dagar, som jämförelse kan mikroorganismer odlas på några timmar, sa Simonsen. Växter tar helt enkelt längre tid att odla än mikroorganismer. Ändå, detta tillvägagångssätt har inbyggda besparingar:mossa behöver inte omkonstrueras varje gång; stamceller kan återanvändas.

"Det kommer att bli en fantastisk dag om forskare kan utrota malaria över hela världen, ", sade Simonsen. "Detta är en sjukdom som drabbar 200 till 300 miljoner människor varje år. Det är särskilt dödligt för barn."