Федеральное агентство научных организаций
Дальневосточное отделение Российской академии наук
Федеральный научный центр биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии
Skip Navigation LinksДомашняя > Подразделения > Научные подразделения > Лаборатория биоинженерии

Лаборатория биоинженерии

Сотрудники
Публикации

Дальний Восток России издавна славился огромным разнообразием своей флоры и фауны: женьшень, лимонник, элеутерокок, бархат амурский и др. Сегодня возросшие потребности медицины ставят под угрозу существование этих редких видов растений. Реальной альтернативой массового "выкашивания" является биотехнология растительных клеток, которая обладает рядом преимуществ:

  1. независимость от внешних условий
  2. высокая эффективность производств с использованием культивируемых клеток растений
  3. производство, при умелой организации, является экологически чистым

Основная трудность, с которой сразу же приходится сталкиваться исследователю - это то, что клетки в искусственных условиях начинают бурно делиться и расти, но при этом часто не в состоянии продуцировать вторичные метаболиты. Здесь начинается самая важная и трудная работа по регуляции и стабилизации биосинтезов, по клеточной и молекулярной селекции.

Первым лекарственным растением, которым занялась наша группа, был воробейник краснокорневой (Lithospermum erytrorhizon), который служит источником шиконина (мощный природный антибиотик, не вызывающий аллергических реакций и привыкания, обладающий анальгетическим и противовоспалительным действием). В Японии, Китае и Корее шиконин получают из корней плантационных растений воробейника, которые за пять лет культивирования накапливают до 1 % эфиров шиконина. Первые каллусы воробейника, полученные нами, содержали 0,2 - 0,3 % шиконина, и лишь разработка специальной селекционной процедуры позволила увеличить содержание действующего начала до 5 - 6 %. Штамм с такими характеристиками был депонирован во Всесоюзную коллекцию клеток высших растений при Институте физиологии растений РАН (г. Москва) под индексом ВК-39. В 1989 году проведена коррекция биосинтетического пути нафтохинонов в клетках линии ВК-39 при помощи антиметаболита фторфенилаланина и получен новый штамм, накапливающий за месяц культивирования до 12 % эфиров шиконина. Испытания нового препарата, полученного из биомассы штамма ВК-39, провели в клиниках Владивостока. Оказалось, что препарат шиконина оказывает выраженный терапевтический эффект при лечении тяжелых заболеваний кожи, когда другие лекарства уже не действуют. Препарат также эффективен при остром наружном отите, обострениях хронического вазомоторного ринита, хронического тонзиллита и фарингита, а также при пиодермии и стрептодермии.

Другой из наших объектов, взятый в работу в 1985 году, - реликтовая лиана кирказон маньчжурский (Aristolochia mandshuriensis). Лиана содержит кардиотропное вещество, высоко эффективное для предупреждения и лечения инфаркта миокарда. В течение 1986 года были получены культуры каллусов и проведено испытание на кардиотропную активность. Препараты из биомассы каллусов кирказона значительно уступали по активности природному растению, однако неожиданно выяснилось, что они синтезируют вещества противоопухолевого действия - аристолохиевые кислоты. В результате кропотливой работы удалось создать линию суперпродуцент аристолохиевых кислот, которая и была впервые с Дальнего Востока депонирована во Всесоюзную коллекцию как штамм А-1. В 1987 году мы применили метод трансформации растительных клеток агробактериями для кирказона и в течение нескольких месяцев был получен штамм А-2 трансформированных клеток аристолохии. Препарат из штамма А-2 был испытан во Всесоюзном центре безопасности биологически активных веществ (Московская область, Ст. Купавна) и по всем тестам не уступил препаратам из дикорастущей лианы. Промышленные испытания, проведенные со штаммом А-2 в Новосибирске, Омутнинске и Москве, показали, что штамм пригоден для масштабированного культивирования, то есть на его базе можно создать высокоэффективный промышленный процесс.

И конечно же в числе наших объектов исследования был женьшень. После Чернобыльской аварии резко возник спрос на препараты радиопротекторного действия. На Украине и Белоруссии тогда применялись препараты женьшеня, но их количество было явно недостаточно. Тогда же к нам приезжала делегация из Лечминресурсов БССР с просьбой создать препарат из женьшеня массового потребления. Было полученно несколько линий женьшеня (в том числе трансформированных). В японской литературе тогда публиковались данные о действующих радиопротекторных веществах из женьшеня. Активным оказался комплекс белка массой 30 тысяч дальтон и гликозидов даммарановой группы (гинзенозидов). Белок в каллусах содержался, а с гинзенозидами оказалось сложнее. Существовавшие к тому времени культуры женьшеня не содержали гинзенозидов. Как мы выяснили, причина была в гормональных требованиях культур. Внеся в среду необходимые гормоны и проведя отбор линий, мы получили и депонировали в коллекцию клеток высших растений два штамма женьшеня - R-1 и 1с. Штамм R-1 был получен из трансформированных клеток женьшеня Приморской популяции, 1с получен из японского сорта "Мимаки". Первый продуцировал до 0,5 % гинзенозидов, второй - до 0,8 % (корни женьшеня содержат 0,6-4,2 % гинзенозидов). Штамм R-1 имеет также хорошие ростовые и технологические характеристики (не заражается микрофлорой), поэтому он был принят к промышленному производству сразу на двух заводах. Препараты из культур женьшеня испытывались во Всесоюзном центре радиационной медицины в Киеве. Испытания на лабораторных животных проводились также в зоне Чернобыля. Оказалось, что в культуре in vivo препарат из клеток женьшеня (штамм R-1) имеет выраженное радиопротекторное и иммуностимулирующее действие. В опытах на облученных мышах (доза 600 рентген) препарат в 2,2 раза увеличивал количество выживших лабораторных животных. В сочетании с другими биологически активными веществами препарат обеспечивает 100% выживаемость при действии летальных доз токсических агентов. Препарат такого типа мог бы помочь многим тысячам страдающих от радиационного поражения, но в условиях экономического спада некому финансировать испытания, некому создавать производство. И это при том, что главная часть научной разработки завершена.

Наши успехи в области биотехнологии были бы невозможны без тесного сотрудничества с учеными Тихоокеанского института биоорганической химии, Пущинским центром биологических исследований и Институтом Биологии Моря


Яндекс.Метрика