PARKİNSON HASTALIĞINA KIRMIZI MUCİZE:DOMATESTEN L-DOPA ÜRETİMİ
Parkinson dendiğinde aklınıza ne geliyor? Tremor (titreme)? Rijidite (katılık)? Bradikinezi (hareketlerde yavaşlık)? Aslında bütün bunlar Parkinson hastalığının bilinen en yaygın belirtileri. Çevremizde hepimizin hayatında en az bir kere gördüğü Parkinson hastaları vardır. Peki bu hastalığın tedavisiyle alakalı neler biliyoruz? İlaçların maliyeti uygun mu acaba?
Biz bütün bunları sorgulayadururken geçen ay bilim dünyasında L-DOPA’yla alakalı yeni bir araştırma yayımlandı. Acaba günümüzde sıkça tüketilen meyvelerden biri olan domates, hem L-DOPA kaynağı olarak hem de daha az maliyetli bir şekilde kullanılabilir mi? İlk duyduğumda kulağıma biraz komik geldi açıkçası. Fakat araştırmanın ayrıntılarına indikçe birçok açıdan avantaj sağlayacağını ve bilim dünyasına önemli bir katkıda bulunacağını düşündüğüm bir araştırma olduğunu fark ettim. Gelin bu araştırmaya hep beraber bir göz atalım:
Parkinson hastalığı, yavaş ilerleyen nörodejenaratif bir beyin hastalığıdır. L-DOPA, (Levodopa ya da L-3,4-dihidroksifenilalanin) Parkinson hastalığının tedavisinde altın standart olarak kullanılan bir ilaçtır. Bu ilacın 2005 yılında piyasa hacmi 101 milyar dolar ve yıllık 250 tondu. L-DOPA’nın en yaygın kaynağı kimyasal sentez olmakla birlikte biyolojik ve doğal kaynakları da mevcuttur. Bu doğal kaynaklardan biri de bitkilerdir. Sınırlı sayıda bitki L-DOPA’yı tohumlarında bulundurur. Bunlardan en önemlisi ve en çok inceleneni Mucuna pruriens (kadife fasulyesi)’tir. Fakat bu kaynak pek ideal olmamakla beraber hasat aşamasından nihai evreye kadar birçok sorun çıkarmaktadır. Bu bitki, tahriş ve alerjik reaksiyonlara sebep olan mukunain adlı protein içeren tüylerle kaplıdır. Aynı zamanda Mucuna pruriensin (kadife fasulyesi) kendisi de, Parkinson hastalarında halüsinojenik etki yaratacak seviyede triptamin içerir.
L-DOPA bulunduran bitki sayısını artırmak amacıyla, tirozini L-DOPA’ya dönüştürmekten sorumlu enzimi bulundurmayan bir bitki olan domates üzerinde çalışılmaya karar verildi. Son zamanlarda pancarda, tirozinin L-DOPA’ya hidroksilasyonunu katalizleyen CYP76AD1 ve CYP17AD6 olmak üzere iki genin varlığı keşfedildi. L-DOPA ile zenginleştirilmiş domates meyvesi üretmek için hangi genin kullanılması gerektiğine karar vermek için yerleşik BY4742 maya sisteminden yararlanıldı. Bu maya ekspresyon tahlilleri sonucunda CYP76AD6’nın bitkilerde L-DOPA birikimini daha iyi teşvik ettiği sonucuna varılarak domateslerde L-DOPA birikimini sağlamak için CYP76AD6 tercih edildi.
Peki L-DOPA’yla zenginleştirilmiş domatesler nasıl bir avantaja sahip?
L-DOPA’nın bazı toksik etkileri vardır. Bu etkilerden dolayı büyümeyi inhibe ederek verim kayıplarına sebebiyet verebilir. Bunu engellemek için CYP76AD6 geninin aşırı ekspresyonunu sağlamak üzere meyveye özgü E8 promotoru kullanıldı. L-DOPA oluşturmak için tirozin tüketimi; birincil metabolizmanın çoğu aminoasidi daha yüksek seviyelerde oluşturmasına neden olurken, domates meyvesindeki aromatik aminoasitler için rekabet eden özel metabolitlerin sentezini azalttığı görüldü.
L-DOPA’nın güçlü antioksidan etkiye sahip olduğu da elde edilen ilginç bilgilerden bir tanesi. Domates ve diğer yumuşak meyvelerdeki daha yüksek seviye antioksidan kapasitesi, olgunlaşmaya bağlı meyve sertliği ve patojenlere duyarlılıkla; L-DOPA birikiminin arasındaki ilişki gösterilmiştir. Ve bütün bunlar aslında daha uzun raf ömrüne işaret etmektedir.
L-DOPA birikiminin ilginç bir başka özelliği ise kendiliğinden melanine polimerizasyonudur. L-DOPA’nın PPO’lar tarafından Dopa-kinona oksidasyonunu takiben, melanin oluşumu ek enzimler gerektirmez. Aslında L-DOPA biriktiren meyvelerde melanin düşük seviyelerde üretilirken; L-DOPA içeren meyve dokusunun hasarlanma yoluyla hava teması sonucunda melanin artışı gözlenmiştir. Melanin sentezi, kök uzamasını inhibe etmesi, lipid peroksidasyonu ve reaktif oksijen türlerinin seviyelerinin yükselmesi yoluyla fitotoksisite ile ilişkilendirilmiştir. Domates ayrıca L-DOPA seviyelerini artırmak için kullanılabilecek çok sayıda ek kaynağa (meyveye özgü MYB12 hatları gibi) sahiptir. Aynı zamanda domates çok yaygın olarak yetiştirildiğinden bu mahsul ölçek büyütme için kullanılabilir ve potansiyel olarak standartlaştırılmış, doğal kontrollü bir L-DOPA kaynağı sunar.
Sonuç olarak baktığımızda; ticari ilaçlara erişimin sınırlı olduğu yerlerde Parkinson hastalığının tedavisi için L-DOPA kaynağı olarak, CYP76AD6 gen ekspresyonu sonucunda L-DOPA ile zenginleştirilmiş domatesin kullanılmasının uygun olduğu gösterilmiştir. Tahmini olarak bir kilogram domates başına 150 mg L-DOPA seviyelerinde; L-DOPA domatesleri, mikrobiyal fermentasyon sistemlerinden veya hareketsizleştirilmiş tirozinaz biyoüretim sistemlerinden çok daha düşük verim verir. Fakat domateslerin ölçek büyütme üretimi; düşük teknoloji ve büyük yatırımlara gerek kalmadan yüksek verim elde edilmesine olanak sağlar. Aynı zamanda, L-DOPA’nın hasat edilen domateslerde melanine majör oksidasyon olmaksızın depolandığı gösterilmiştir. L-DOPA meyvesinin uzatılmış raf ömrü domateslerin normalden geç hasatına imkan vermekle beraber L-DOPA içeriğinin potansiyel olarak artmasına neden olur. Bu domateslerden saflaştırılmış L-DOPA üretimi; oksidasyonu azaltmak için askorbat eklenmiş su-metanol karışımlarında homojenleştirme ve ardından ince tabaka kromatografisi gibi kromatografik ayırma işlemi ile sağlanabilir. Şu anda konumları ve/veya ilacın maliyetinin sonucu olarak bu önemli ilaca erişimi olmayan Parkinson hastaları; yerel, ucuz, düşük teknolojili üretimin avantajı ile bu ilaca ulaşmış olacaklardır.
Ek olarak, Mucuna pruriens (kadife fasulyesi) gibi doğal L-DOPA kaynaklarının; Parkinson hastalığı tedavisinde ticari olarak sentezlenen L-DOPA’dan önemli ölçüde daha iyi etkiler oluşturduğu gösterilmiştir. Bitki matriksinin; mucuna özütlerinin terapötik etkilerini artırmada önemli rol üstlendiği ve kadife fasulyesi çekirdeği özlerinin, antioksidan etkiyle oksidatif stresin ilerlemesini önleyebileceği de ileri sürülmüştür. CYP76AD6 eksprese eden domates meyvesinde L-DOPA birikiminden kaynaklanmış artmış antioksidan kapasite; bu domateslerin doğal özlerinin afrodizyak olarak ya da erkek kısırlığını tedavi etmek amacıyla kullanılan kadife fasulyesi özütlerinin yerini alabileceğini düşündürmektedir.
KAYNAKÇA:
- Breitel, D.,vd.(23 November 2020). Metabolic engineering of tomato fruit enriched in L-DOPA, John Innes Center. (https://www.jic.ac.uk/press-release/tomatoes-offer-affordable-source-of-parkinsons-disease-drug/)
- https://www.jic.ac.uk/press-release/tomatoes-offer-affordable-source-of-parkinsons-disease-drug/
- https://www.noroloji.org.tr/TNDData/Uploads/files/parkinson%20hastal%C4%B1%C4%9F%C4%B1.pdf
- https://popsci.com.tr/parkinson-ilacinda-kullanilmak-uzere-gelistirilen-ozel-domates/
- Kneissel M.,(October 1996). The tomato E8 gene influences ethylene biosynthesis in fruit but not in flowers. Plant Physiology. Vol:112, No:2,pp.537-547.
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1096717620301816
