Рис истек человеческой кровью
Китайские генетики нашли замену донорской крови. Они создали рис, обогащенный человеческим альбумином – основным белковым компонентом плазмы крови. Поля ГМ-риса позволят отказаться от донорской крови, уверены биотехнологи.
Сывороточный белок
Сывороточный альбумин (HSA) проявляет высокие связывающие свойства, за счет чего обеспечивает транспортировку низкомолекулярных соединений – гормонов, жирных кислот и лекарственных молекул. HSA стабилизирует объем внеклеточной жидкости.
В клинической практике человеческий альбумин, полученный из донорской крови, используется для лечения ожогов, цирроза печени, геморрагического шок и других тяжелых состояний. Донорский способ получения человеческого альбумина – не самый безопасный, считают авторы нового исследования, результаты которого появились в PNAS. Вместе с сывороткой крови пациент может получить вирусную инфекцию. Более того, донорство не очень популярно, поэтому в получении альбумина есть еще и другая проблема – нехватка «сырья».
Биологи и генетики под руководством Дайчана Яна (Daichang Yang) из Государственной лаборатории трансгенного риса (State Key Laboratory of Hybrid rice) в городе Ухань (Китай) «очеловечили» рис. Они вставили в геном посевного риса (Oryza sativa) несколько человеческих генов. Получился рис (OsrHSA), «истекающий кровью» в промышленных масштабах.
Раковая бактерия
В биотехнологическом эксперименте генетики использовали несколько штаммов растительных бактерий Agrobacterium , которые в обычных условиях вызывают рак и питаются продуктами жизнедеятельности опухолевых клеток. Раковые бактерии стали донорами и переносчиками (векторами) плазмид – кольцевых ДНК, которые обитают в цитоплазме, а не в ядре.
В кольцевую ДНК генетики вставили несколько человеческих генов, необходимых для синтеза альбумина. Культуры модифицированных бактерий биологи подселили на корни взрослых растений. Раковые бактерии заразили рис, передав ему человеческие гены: посевной рис превратился в «биореактор», содержащий до 10,6% клеток с генами альбумина. Большая часть трансгенных клеток локализовалась в зернах риса.
Рисовый альбумин в деле
Биологи сравнили рисовый альбумин с человеческим: молекулярная масса, последовательность аминокислот, трехмерная структура и температура разложения у двух альбуминов не отличались друг от друга.
Ученые испытали рисовый альбумин в деле. Добавив в растворы белков миристиновую кислоту (компонент животных жиров), ученые убедились, что человеческий и рисо-человеческий белки присоединяют одинаковое число молекул к одним и тем же точкам. Другие молекулы, в том числе антикоагулянт варфарин и обезболивающее напроксен, также одинаково эффективно связывались с белками.
В завершающем эксперименте биологи испытали рисовый альбумин на крысах с циррозом печени. Рисовый альбумин оказал должный терапевтический эффект – здоровье животных улучшилось.
Методика извлечения белка достаточно дешевая, а производственный цикл занимает всего 48 часов. «Из одного килограмма спелого риса можно извлечь около 2,75 грамма альбумина, который по своей чистоте не уступает альбумину из сыворотки крови», – завершают авторы исследования. Для сравнения: в человеческой крови альбумин составляет примерно 60% от общего количества белков плазмы крови, то есть около 35 – 45 г/л.
Биотехнологи уверены: ГМ-рис позволит отказаться от других источников альбумина. Правда, предварительно придется проверить безопасность рисового альбумина на клетках человека и подготовить специальные изолированные поля. Не помешает и увеличить и альбуминовую продуктивность риса.