基因改造烟草同时合成五种天然致幻剂，5-MeO-DMT 产量提升 40 倍
以色列魏茨曼科学研究所和以色列农业研究组织 Volcani 中心的研究团队在 Science Advances 发表了一项生物合成领域的突破性成果：通过基因工程改造本氏烟草（Nicotiana benthamiana），使其能够同时合成 DMT、西洛西宾、蟾毒色胺（bufotenin）和 5-MeO-DMT 在内的五种天然致幻类物质。
跨越三界的生物合成路径
这些致幻物质在自然界中的来源横跨植物、真菌和动物三个界：
- DMT：来自南美亚马逊植物 Psychotria viridis（古柯近亲），是致幻饮料死藤水（ayahuasca）的活性成分
- 西洛西宾：来自致幻蘑菇（"魔法蘑菇"）
- 蟾毒色胺和 5-MeO-DMT：来自索诺兰沙漠蟾蜍（Incilius alvarius）的眼后腺体分泌物
研究团队首先从 DMT 含量较高的 P. viridis 和澳洲金合欢（Acacia acuminata）中鉴定出两个关键酶基因——PvTDC2 和 PvNMT1，将它们导入烟草后，植物开始以自身丰富的色氨酸为原料合成 DMT。
在确认 DMT 路径可行后，团队进一步扩展了合成范围，将色氨酸衍生类致幻物质的生物合成途径全部移植到了烟草中。
AlphaFold3 辅助定向进化
五种物质中，5-MeO-DMT 的初始产量非常低。团队借助 AlphaFold3 蛋白质结构预测工具，分析了关键酶的三维构象，锁定了导致催化效率低下的结构瓶颈。通过一次定点突变，5-MeO-DMT 的产量提升了 40 倍。
不过，当尝试在同一株烟草中同时生产全部五种致幻物质时，各成分的浓度均大幅下降。未参与该研究的迈阿密大学生物工程师 Andrew Jones 指出，这种"五合一"更多具有概念验证价值，实际生产中更可能针对单一目标物质做专一化合成。
从实验室到药用的距离
这项研究的核心目标是展示用植物生物合成替代传统天然提取的可行性。传统方式需要采挖野生蘑菇、采集蟾蜍分泌物或砍伐南美植物，对生态系统造成压力，供应链也不稳定。
但要从实验室里的"致幻烟草"走到药用级原料，中间还有提取工艺优化、纯化流程开发等工程难题需要解决。Jones 认为，工业上最终可能还是会选择微生物发酵罐来规模化生产，但本研究揭示的酶学机制和路径设计思路，对整个领域都有参考价值。
这项技术为抑郁症、焦虑症和创伤后应激障碍（PTSD）的临床药物开发提供了一条新的生产路线——可持续、可扩展，且不依赖野外采集。