Oorsprong van THC, CBD en CBC in cannabis blootgelegd

In een studie die op 26 december online is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Plant Biotechnology Journal reconstrueerden de onderzoekers uitgestorven enzymen die miljoenen jaren geleden actief waren in voorouders van de cannabisplant. In cannabisplanten spelen enzymen een sleutelrol bij de aanmaak van cannabinoïden, werkzame stoffen die zich onder andere lenen voor medicinale toepassingen.

In moderne cannabisplanten worden de afzonderlijke werkzame stoffen THC, CBD en CBC geproduceerd door specifieke, gespecialiseerde enzymen. De Wageningse onderzoekers laten zien dat dit niet altijd zo is geweest. De gemeenschappelijke voorouder van deze enzymen kon meerdere cannabinoïden tegelijk produceren. Pas na genverdubbelingen in de evolutie van cannabis ontstonden enzymen die zich specialiseerden in de aanmaak van specifieke stoffen.

De onderzoekers gebruikten een techniek die ancestral sequence reconstruction heet. Daarmee kan - op basis van DNA van moderne planten - berekend worden hoe enzymen er miljoenen jaren geleden uitzagen. Die ‘oer-enzymen’ werden vervolgens in het lab nagemaakt en getest. Het onderzoek levert het eerste experimentele bewijs dat biosynthese van cannabinoïden als THC echt is ontstaan binnen een recente voorouder van cannabis en zich daarna stap voor stap heeft verfijnd.

De studie laat zien hoe fundamenteel onderzoek naar plant-DNA kan bijdragen aan beter begrip van evolutie én aan innovatieve toepassingen. De gereconstrueerde, ‘voorouderlijke’ enzymen blijken namelijk eenvoudiger te produceren in micro-organismen (bijvoorbeeld gistcellen) dan hun moderne tegenhangers. Dat is belangrijk, omdat cannabinoïden steeds vaker met behulp van biotechnologie worden gemaakt. 

“Wat ooit evolutionair ‘onaf’ was, blijkt nu juist heel bruikbaar. Deze voorouderlijke enzymen zijn namelijk robuuster en flexibeler dan hun nazaten en dat maakt ze erg aantrekkelijk als startpunt voor nieuwe toepassingen in de biotechnologie en farmacie,” zegt WUR-onderzoeker Robin van Velzen, die het onderzoek uitvoerde met zijn collega Cloé Villard. Als voorbeeld noemt hij een van de ‘evolutionaire tussenstappen’ die kon worden gereconstrueerd en welke heel specifiek CBC maakt, een cannabinoïde die een ontstekingsremmende en pijnstillende werking heeft. 

De wetenschappelijke publicatie in Plant Biotechnology Journal vindt u hier. 

Naast zijn werk bij WUR is Van Velzen ook verbonden als onderzoeker bij Bedrocan, producent van medicinale cannabis. Bedrocan was niet betrokken bij dit onderzoek.