Proč vyrábět psilocybin enzymaticky?

10. 10. 2017 | 12:20
Přečteno 3769 krát
Užívání psychoaktivních látek je již tisíce let neodmyslitelně spjato s lidskou historií a kulturou. Prvním zdrojem těchto látek byly bez pochyby rostliny a živočichové, s nimiž se naši domorodí předkové dostali ve svém okolí do kontaktu.

Vzhledem ke svým účinkům na tělo, ale především mysl, našly využití zejména v lidovém léčitelství a šamanských či duchovních rituálech. První dochované informace z hloubi pralesů byly však získány až prostřednictvím řady cestovatelů, kteří se s těmito praktikami setkali na svých cestách za dobrodružstvím. Jednou z těchto pozoruhodných látek je psilocybin, indolový alkaloid obsažený v houbách rodu Psilocybe (lysohlávka), Panaeolus (kropenatec), Stropharia (límcovka) nebo Gymnopilus (šupinovka). Lidé užívali psilocybin dávno před tím, než pro něj západní společnost našla pojmenování. Před tisíci let používali houby mexičtí šamani k rituálům, které měly člověku sloužit k duševní očistě. Se zvědavostí a zájmem prozkoumat účinky těchto pozoruhodných hub cestovali badatelé do Mexika.

Gordon Wasson předal dovezený vzorek mexické lysohlávky (Psilocybe mexicana) známému švýcarskému chemikovi a otci LSD Albertu Hofmannovi, kterému se jako prvnímu podařilo psilocybin izolovat a syntetizovat. Psilocybin vzbudil mezi vědci velkou vlnu zájmu téměř okamžitě po svém objevení (2. pol. 20. století). Záhy je zaujala strukturní podobnost psilocybinu s přirozeným lidským neurotransmiterem serotoninem, což vedlo ke zkoumání jeho účinků na úrovni neurobiologie i fenomenologie (schopnost vyvolat „psychózu“), ale též terapeutického potenciálu pomocí asistovaných psychoterapií. Masová hysterie kolem užívání psychedelik vedla spolu s dalšími okolnostmi k zákazu výzkumů počínaje rokem 1968, kdy byl psilocybin zařazen do seznamu zakázaných látek. V důsledku silných restrikcí výzkumu psychedelik stojíme dodnes prakticky na počátcích bádání. Dnešní legislativa pozvolna pookřává a řada odborníků projevila silný zájem o výzkumů v tomto poli, které leželo desítky let ladem. Abychom úspěšně využili potenciál těchto látek, je nezbytné porozumět jejich chemické struktuře, biosyntéze, biologické aktivitě a řadě dalších atributů. Je tedy velice záslužné oživit toto tabu a přinést odborníkům, ale i laické veřejnosti nezkreslené informace o potenciálu této unikátní látky.

Dnešní znalosti v oblasti organické syntézy, extraktivní a analytické chemie umožňují získávat psilocybin řadou postupů, a to ve velmi vysoké čistotě. Jednou z možností je syntéza z nejrůznějších organických látek (tzv. prekurzorů), která pro zkušeného chemika není nijak zvlášť složitá. Jednoduchým způsobem, jak psilocybin získat, je extrakcí z hub, které jej obsahují. Jakým způsobem však tyto houby psilocybin vytváří a proč? To jsou otázky, na které jsme doposud nebyli schopni s jistotou odpovědět. Výzkumníci J. Fricke a kol. z Univerzity Friedricha Schillera v Něměcku ve svém nedávném článku přišli s odpovědí – jejich práce odhalila 4 enzymy, které jsou zodpovědné za biosyntézu psilocybinu z tryptofanu v houbách rodu Psilocybe. Odhalení struktury těchto enzymů a rovněž i pořadí, ve kterém tyto enzymy zodpovídají za tvorbu psilocybinu, umožnilo úspěšně reprodukovat biosyntézu in vitro (tzn. izolovaně v experimentálním prostředí, nikoli v živém organismu).

Zde se nabízí otázka, v čem vlastně spočívá význam odhalení „nového“ postupu pro získávání psilocybinu, jestliže jsme schopni jej produkovat řadou osvědčených způsobů? Obecně vzato, většina postupů v organické syntéze využívá nejrůznějších typů stále se vyvíjejících katalyzátorů, technologických a purifikačních (čisticích) metod, aby bylo docíleno vysoké selektivity a čistoty produktu s důrazem na minimalizaci odpadu. Nutno říci, že navzdory používání nejmodernějších metod prakticky nikdy nejsme schopni získat naprosto selektivně žádaný produkt. Vysoké náklady na technologii spolu s používáním mnohdy toxických prekurzorů a organických rozpouštědel vedou k závěru, že taková technologie je značnou ekonomickou, ale i ekologickou zátěží. Naproti tomu v těle každého živého organismu se na látkové výměně a produkci nejrůznějších látek podílejí enzymy. Jedná se v podstatě o biologické katalyzátory, které vykazují naprosto výjimečnou selektivitu. Jinými slovy lze říci, že reakce katalyzovaná enzymem je tak specifická, že vede prakticky výhradně k žádanému produktu. Odhalení těchto biokatalyzátorů je zcela klíčovým předpokladem pro možnost ekonomické a ekologické produkce vysoce čistého psilocybinu. Důvodů, proč je psilocybin středem zájmu mnoha výzkumníků je jistě mnoho – snad už jen ze samotné snahy odhalit nepoznané.

Ale jakým způsobem využívá tuto látku sama houba? V celé živé říši dochází k produkci rozmanitých látek. Některé jsou navzdory značné odlišnosti organismů stejné, jiné zase v rámci příbuzných druhů zcela odlišné. Právě tyto specifické látky, mezi které patří i psilocybin, mohou posloužit rostlině, houbě, či živočichovi ke komunikaci s okolím, která je nezbytná pro jejich přežití a rozmnožování. Podobně jako se jedovaté rostliny brání před spásáním býložravci, samice produkující feromon dává najevo připravenost k páření, tak i houba produkující psilocybin jeho prostřednictvím komunikuje s okolím. Výzkumníci Reynolds a kol. z USA ve své publikaci o horizontálním genovém přenosu zjistili, že psilocybin poskytuje houbám značnou výhodu. V hnoji a zetlelém dřevě mohou totiž mít zásobárnu metabolitů na bázi indolu, jež ovlivňují chování mykofágů (organismů živících se houbami) a dřevokazných bezobratlých. Psilocybin je tedy látkou, skrze kterou houba dokáže komunikovat s drobnými živočichy, ale i inteligentními savci – látka, která ovlivnila řadu významných osobností, vědců a část naší historie, ale rovněž i látka, o jejíchž vlastnostech a využití víme stále velmi málo.

Jakub Bumba, Klára Gotvaldová
Česká psychedelická společnost


Literatura:
Fricke, J.; et al. Enzymatic Synthesis of Psilocybin. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2017, 56 (40), 12352–12355. doi:10.1002/anie.201705489
Reynolds, H. T.; et al. Horizontal gene cluster transfer increased hallucinogenic mushroom diversity.
doi: https://doi.org/10.1101/176347
Roubíček, J. Experimentální psychózy, 1st ed.; Stát. zdrav. nakl.: Praha, 1961.

Blogeři abecedně

A Atapana Mnislav Zelený B Babka Michael · Balabán Miloš · Bartošová Ela · Bavlšíková Adéla · Bečková Kateřina · Bělobrádek Pavel · Beránek Jan · Berwid-Buquoy Jan · Bielinová Petra · Bína Jiří · Bízková Rut · Blaha Stanislav · Blažek Kamil · Bobek Miroslav · Boehmová Tereza · Brenna Yngvar · Bureš Radim · Bůžek Lukáš · Byčkov Semjon C Cerman Ivo Č Černoušek Štěpán · Česko Chytré · Čipera Erik · Čtenářův blog D David Jiří · Davis Magdalena · Dienstbier Jiří · Dlabajová Martina · Dolejš Jiří · Dostál Ondřej · Dudák Vladislav · Duka Dominik · Duong Nguyen Thi Thuy · Dvořáková Vladimíra F Fafejtová Klára · Fajt Jiří · Fendrych Martin · Fiala Petr · Fischer Pavel G Gálik Stanislav · Gargulák Karel · Geislerová Ester · Girsa Václav · Glanc Tomáš · Gregorová Markéta · Groman Martin H Halík Tomáš · Hamáček Jan · Hampl Václav · Hamplová Jana · Hapala Jiří · Hasenkopf Pavel · Hastík František · Havel Petr · Heller Šimon · Herman Daniel · Hilšer Marek · Hlaváček Petr · Hlubučková Andrea · Hnízdil Jan · Hokovský Radko · Honzák Radkin · Horký Petr · Hořejš Nikola · Hořejší Václav · Hradilková Jana · Hrstka Filip · Hřib Zdeněk · Hubinger Václav · Hülle Tomáš · Hušek Radek · Hvížďala Karel CH Charanzová Dita · Chlup Radek · Chromý Heřman · Chýla Jiří · Chytil Ondřej J Janda Jakub · Janeček Karel · Janeček Vít · Janečková Tereza · Janyška Petr · Jelínková Michaela Mlíčková · Jourová Věra · Just Jiří · Just Vladimír K Kania Ondřej · Klan Petr · Klepárník  Vít · Klíma Vít · Klimeš David · Kňapová Kateřina · Kohoutová Růžena · Kolaja Marcel · Kolínská Petra · Kolovratník Martin · Kopeček Lubomír · Kostlán František · Kotišová Miluš · Koudelka Zdeněk · Koutská Petra Schwarz · Kozák Kryštof · Krafl Martin · Krása Václav · Kraus Ivan · Kroupová Johana · Křeček Stanislav · Kubr Milan · Kučera Josef · Kučera Vladimír · Kučerová Karolína · Kuchař Jakub · Kuchař Jaroslav · Kukal Petr · Kupka Martin · Kuras Benjamin · Kutílek Petr · Kužílek Oldřich · Kyselý Ondřej L Laně Tomáš · Linhart Zbyněk · Lipavský Jan · Lipold Jan · Lomová Olga M Máca Roman · Mahdalová Eva · Maláčová Jana · Málková Ivana · Marvanová Hana · Mašát Martin · Metelka Ladislav · Michálek Libor · Miller Robert · Minařík Petr · Mrkvička Jan · Müller Zdeněk · Münich Daniel N Nacher Patrik · Nachtigallová Mariana Novotná · Návrat Petr · Navrátil Marek · Němec Václav · Niedermayer Luděk · Nouzová Pavlína · Nováčková Jana · Novotný Martin · Novotný Vít O Obluk Karel · Oláh Michal · Ouhel Tomáš · Outlý Jan P Pačes Václav · Palik Michal · Paroubek Jiří · Pavel Petr · Pavelka Zdenko · Payne Jan · Payne Petr Pazdera · Pehe Jiří · Peksa Mikuláš · Pelda Zdeněk · Petrák Milán · Petříček Tomáš · Pfeiler Tomáš · Pilip Ivan · Pitek Daniel · Pixová Michaela · Plaček Jan · Podzimek Jan · Pohled zblízka · Potměšilová Hana · Pražskej blog · Prouza Tomáš R Rabas Přemysl · Rajmon David · Rakušan Vít · Ráž Roman · Redakce Aktuálně.cz  · Reiner Martin · Richterová Olga · Robejšek Petr · Rychlík Jan Ř Řebíková Barbora · Říha Miloš · Řízek Tomáš S Sedlák Martin · Seitlová Jitka · Schneider Ondřej · Schwarzenberg Karel · Skořepa Michal · Skuhrovec Jiří · Sládek Jan · Sláma Bohumil · Slavíček Jan · Slimáková Margit · Sobíšek Pavel · Sokačová Linda · Soukal Josef · Soukup Ondřej · Sportbar · Staněk Antonín · Stanoev Martin · Stehlík Michal · Stehlíková Džamila · Stránský Martin Jan · Strmiska Jan · Stulík David · Svárovský Martin · Svoboda Cyril · Svoboda Jiří · Svoboda Pavel · Sýkora Filip · Syrovátka Jonáš Š Šebek Tomáš · Šefrnová Tereza · Šimáček Martin · Šimková Karolína · Šlechtová Karla · Šmíd Milan · Šoltés Michal · Špinka Filip · Špok Dalibor · Šteffl Ondřej · Štern Ivan · Štern Jan · Štrobl Daniel T Telička Pavel · Titěrová Kristýna · Tolasz Radim · Tománek Jan · Tomčiak Boris · Tomek Prokop · Tomský Alexander · Trantina Pavel · Turek Jan U Uhl Petr · Urban Jan V Václav Petr · Vaculík Jan · Vácha Marek · Valdrová Jana · Vavruška Dalibor · Věchet Martin Geronimo · Vendlová Veronika · Vhrsti · Vích Tomáš · Vlach Robert · Vodrážka Mirek · Vojtěch Adam · Vojtková Michaela Trtíková · Výborný Marek · Vyskočil František W Walek Czeslaw · Wichterle Kamil · Witassek Libor Z Zádrapa Lukáš · Zaorálek Lubomír · Závodský Ondřej · Zelený Milan · Zeman Václav · Zima Tomáš · Zlatuška Jiří Ž Žák Miroslav · Žák Václav · Žantovský Michael Ostatní Dlouhodobě neaktivní blogy