Science Daily — 科學家們發現蕈類（蘑菇）也許可以成為製造許多對人體有益的藥物的生化工廠，只要透過植物病理學家將一些新的基因插入蕈類當中即可完成。
圖1. Researchers developed a process which integrates an introduced gene into the chromosome of a mushroom. (Credit: Image courtesy of Penn State)
「對於生產製造商業可用性蛋白質來說，蕈類與蘑菇一直都是個具有良好潛力的平台，」Charles Peter Romaine 這樣說到，他是賓州植物病理學教授。「對於生產治療人體廣泛疾病的生化藥理治療來說，蕈類是一個理想的載體。但目前為止並沒有人可以透過可行的方式來做到這一點。」
Romaine 博士與他的同事 Xi Chen 均在賓州擔任博士後研究學者，目前也是 Syngenta 生物科技公司的研究員。科學家們透過發展一種基因改造技術將 Agaricus bisporus（洋菇）進行修飾 － 這是一種可食用的蘑菇。
圖2. Agaricus bisporus 一種可食用的蘑菇。圖片來源：http://www.champex.hu/mushroom.htm
這項技術的應用之一便是以這種基因轉殖的蘑菇當作一種生產具有醫療蛋白質的載體，就像是疫苗、單株抗體以及如胰島素般的賀爾蒙，或商業化的酵素，如用來製造生物燃料的纖維素酶（cellulase）一般。
圖3. CRYSTAL STRUCTURE OF THE CELLULASE CEL9M OF C. CELLULOLYTICIUM IN COMPLEX WITH CELLOBIOSE. 圖片來源：http://www.rcsb.org/pdb/explore.do?structureId=1IA7
「目前的醫療技術大概可以處理約 500 種疾病以及基因缺陷，但若把人類基因組計畫（human genome project）考慮進來，則需要更新的藥物來處理上千種其他疾病才是，」Romaine 博士說到。「我們需要一個能產生大量以蛋白質基礎為藥物的新方法，而且同時要兼具商業性、安全性與快速。我們相信蘑菇在未來可以肩負起這個平台。」
為了創造出基因轉殖蕈類，研究人員將一段可以抵抗 hygromycin（一種抗生素）的基因接附進去，然後成為細菌 DNA 質體（plasmid）環狀的一部份，將使這個細菌的能力大為提升而成為所知的 Agrobacterium（農業細菌）。
圖4. Hygromycin 抗生素的結構
其實 hygromycin 抵抗基因是一種標示基因，它的作用是將來自非基因轉殖細胞中分離出基因轉殖的蘑菇細胞，Romaine 博士解釋到。「為什麼我們需要利用基因來做這個事情呢，舉例來說，藥物基因，它並不是蘑菇裡面的一部份，因此我們需要在蘑菇的基因裡面放入一些偽裝的調節因子。然後我們將這些放在質體中的基因元素再送回去給細菌。」他說到。
圖5. 利用 Agrobacterium 與質體轉殖培養出基因轉殖蘑菇。
接著研究人員會取一小塊菌絲皺褶組織，並加到含有細菌的培養瓶中。
培養數日之後，由於細菌會開始執行他的生命週期，這個質體蛋白變會從細胞中跑出來並被正確的轉移到蘑菇細胞當中，並且將這個基因與蘑菇的染色體合而為一。
接著，研究人員會將這些蘑菇細胞與 hygromycin 抗生素一起處理。這個抗生素便會殺死所有的正常細胞，而將帶有抵抗 hygromycin 的基因轉殖細胞分離開來。
圖6. 建構基因重組 DNA 的基本步驟－中文版圖示。
實驗表明了如果第二個基因，比如說胰島素，也插入質體中，那麼基因依舊會被表現（expressed）的相當好。
「如果蘑菇的細胞帶有 hygromycin 抵抗基因，那麼同時帶有我們所加進去的配對基因之可能性就會大為提高了。」Romaine 補充說到。
在其他一些複雜的因子當中，基因表達最終可以進行到什麼程度端看在蘑菇的染色體當中有哪些重要的基因而定，不過研究人員指出跟傳統的技術比較起來，利用蘑菇來生產帶有生物藥理的產物具有更快速也更便宜的潛力。且不像植物的生長週期那麼長，「利用蘑菇，我們可以使用商業技術從蘑菇品種當中將生長組織儲存在冷凍的種子中。如果想要得到某一種藥物時，只要花費一週左右的時間，完成後加以萃取就行了。」Romaine 博士這樣說到。重要的是，以蘑菇為基礎來生產藥物的生化工廠並不需要昂貴的工廠設施。他最後這樣補充到。
The technology is patented by Penn State and Agariger, Inc. has an exclusive license to develop the technology. Dr. Romaine is a co-founder of the company.
Note: This story has been adapted from a news release issued by Penn State.
原始報導：
1. ScienceDaily：Modified Mushrooms May Yield Human Drugs
2. Penn State and Agariger News：http://www.psu.edu/ur/2007/modifiedmushroom.htm