Ученые «заставили» табак синтезировать редкое противораковое вещество
Ученые из Стэнфордского университета выяснили, что для получения вещества - этопозида, которое входит в состав многих лекарственных препаратов для лечения рака, можно использовать экстракт такого распространенного растения, как табак. Раньше для этого приходилось добывать редкое растение – подофилл шеститычинковый, которое произрастает лишь в Гималаях.
Как объясняют авторы, этопозид оказывает цитотоксическое действие на раковые клетки и является производным подофиллотоксина.
Ученые решили выяснить, какие генетические механизмы подофилла (Podophyllumhexandrum) приводят к образованию подофиллотоксина. С помощью анализа РНК они выяснили, какие гены у этого растения отвечают за образование этого вещества. Затем они сравнили эти гены с теми, которые есть у табака (Nicotianabenthamiana). Как оказалось, у табака есть гены, которые отвечают за работу, как минимум, шести метаболических путей, связанных с образованием этопозида. Если к ним добавить гены, которые отвечают за работу еще четырех метаболических путей, которые есть у подофилла, то можно «заставить» табак продуцировать этопозид.
О результатах своих исследований ученые сообщают в свежем выпуске журнала Science.
Добавим, что лекарственные свойства растений связаны с их «умением» синтезировать вторичные метаболиты. Это низкомолекулярные биологически активные соединения, которые образуются в растениях в ответ на стресс – например повышение или понижение температуры, воздействие насекомых и т.д. Наиболее известные из таких веществ – алкалоиды, изопреноиды, флавоноиды, фенольные соединения (их как раз и синтезирует подофилл шеститычинковый). Именно с помощью таких веществ растения и защищают себя от различных негативных воздействий.
К сожалению, большинство лекарственных растений являются редкими. А многие из них внесены даже в Красную книгу. Это существенно затрудняет производство из них лекарственных препаратов.
Несколько лет назад ученые придумали оригинальный способ, с помощью которого эту проблему можно решить: они научились выращивать клетки лекарственных растений в культуре (in vitro), а потом приумножать их количество в биореакторах.
Например, недавно биологи их Института физиологии растений РАН разработали метод, с помощью которого можно выращивать культуры клеток тисса, женьшеня, носкореи дельтовидной, стафании, серпухи и живучки.
Самое главное - ученым удалось добиться того, что клеточные культуры этих растений производят еще и нужные лекарственные вещества. С помощью биореакторов, например, объемом 1000 литров (один кубометр) за 14 суток выращивания (стандартный цикл выращивания культур клеток в жидкой среде) можно получить почти 15 килограммов сухой биомассы клеток с нужными веществами. И не надо годами ждать, пока ту же биомассу произведет растение в естественных условиях.