Дикоросы на службе медицине

Клетки растения маакии амурской или кладрастиса амурского (maackia amurensis) научили давать больше полезных веществ, используемых в лечении токсических поражений печени.

Уникальный дикорос

Маакия амурская – единственный аборигенный древесный представитель семейства бобовые (Fabaceae) во флоре российского Дальнего Востока. Это реликт третичной флоры, который широко используется в народной медицине для лечения заболеваний печени.

– Наши коллеги из Тихоокеанского института биоорганической химии (ТИБОХ) им. Г.Б. Елякова ДВО РАН изучали химический состав метаболитов маакии и установили, что растение производит комплекс полифенолов, обладающий выраженными антиоксидантными свойствами и низкой токсичностью, – рассказала научный сотрудник лаборатории бионанотехнологий и биомедицины Федерального научного центра биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН (далее – Центра) Ольга Грищенко. – Основными соединениями, накапливаемыми в древесине маакии, являются изофлавоны, стильбены и птерокарпаны. Данные вещества послужили базой для создания хорошо известного препарата «Максар» (аббревиатура фамилий руководителей коллективов-разработчиков О.Б. Максимова и А.С. Саратикова), высокая гепатопротекторная и выраженная желчегонная активность которого была доказана экспериментально.

Основными направлениями научных исследований лаборатории являются поиск высокоактивных веществ в растениях и получение из них действенных лекарственных средств с помощью методов современной биоинженерии; создание таргетных средств доставки лекарств на основе наноразмерных объектов природного и синтетического происхождения; разработка новых биомиметических технологий и материалов для фотоники и биосенсорики.

Несмотря на то, что маакия на Дальнем Востоке является распространённым растением, требуется много времени, чтобы деревья выросли и накопили достаточное количество полезных веществ.

Сотрудникам Центра удалось преодолеть это природное препятствие, предложив использовать в качестве источника желаемых полезных веществ культуру клеток маакии амурской. Этот традиционный биотехнологический подход, широко используемый в работе с ценными и редкими растениями, к маакии ранее не применялся.

– Не всегда в культуре клеток растений удаётся добиться высокого содержания искомых веществ, – отметила Ольга Грищенко. – Экономически эффективных примеров подобного производства в мире не так много, но они есть. И есть разные биотехнологические подходы, позволяющие увеличить выход нужных веществ.

Проведённые исследования показали, что состав полезных веществ в культуре клеток маакии, полученной из листьев растения, отличался от набора веществ, производимых целым организмом – деревом. Основными соединениями оставались изофлавоноиды, но отсутствовали стильбены. Однако фармакологические исследования показали, что гепатопротекторная активность комплекса из культуры клеток не уступала активности комплекса из целого растения.

Трансформация

Используемый учёными метод стимулирования биосинтеза – генетическая трансформация генами rol из почвенных бактерий Agrobacterium rhizogenes. Эти бактерии могут встраивать часть своего генома (гены rolA, rolB, rolC, и rolD) в клетки растений, вызывая в местах инфицирования заболевание, называемое бородатыми корнями.

Как показал анализ, этот метод дал положительный результат, полученные в лаборатории трансгенные клеточные культуры обладали более активным биосинтезом полезных веществ.

– С помощью генетической трансформации генами rolB и rolC мы получили несколько трансгенных линий маакии амурской, – объяснила Ольга Грищенко. – Оба гена активировали первые этапы биосинтеза вторичных метаболитов в культурах маакии, что привело к повышенному накоплению изофлавонов, а также стимулировали продукцию птерокарпанов, синтезирующихся на более поздних этапах биосинтетического пути.

Одна из модифицированных культур производит вдвое больше изофлавоноидов, в сравнении с обычной культурой. Это может в перспективе стать альтернативным источником соединений с выраженной гепатопротекторной активностью. Кроме того, изофлавоноиды сейчас широко применяются в качестве пищевых добавок, поскольку проявляют также эстрогенную, антиангиогенную и противораковую активность.

– Руководителем исследований был член-корреспондент РАН Виктор Павлович Булгаков, – рассказала Ольга Грищенко. – Большой вклад в осуществление проекта внесли Галина Кирилловна Чернодед, кандидат биологических наук Константин Вадимович Киселёв и кандидат биологических наук Юрий Николаевич Шкрыль; коллеги из ТИБОХ – доктор биологических наук Сергей Александрович Федореев и кандидат биологических наук Марина Владимировна Веселова. Множество идей родилось в ходе обсуждений с коллегами по лаборатории. Огромная им благодарность за помощь и поддержку.

Кстати, недавно был открыт новый ген, сходный с генами rol, в природно-трансгенных растениях сладкого картофеля, и сотрудники лаборатории ищут ответ на вопрос, для чего растения сохранили части этого гена в своём геноме.