Биологи Томского государственного университета разработали технологию получения клеточных культур с повышенным содержанием ряда биологически активных веществ (БАВ). Она имеет важное значение для фармацевтики, а также позволит сохранить исчезающие виды лекарственных растений.
На кафедре физиологии растений и биотехнологии ТГУ уже получены клеточные культуры и микроклоны лекарственных растений, содержащих вещества с противоопухолевым, противовоспалительным, анальгезирующим, ноотропным и седативным действием – флавоноиды, сапонины, фуранокумарины, экдистероиды и другие. Также подобраны различные варианты питательных сред, благодаря которым повышается количество БАВ на выходе.
Например, под руководством профессора кафедры Алексея Чурина создана культура болиголова, которая имеет высокий уровень некоторых фармацевтически значимых веществ. Ученым удалось добиться повышения концентрации БАВ в каллусной культуре в девять раз по сравнению с его содержанием в растении.
Суть процесса в том, что кусочки тканей растения стерилизуют и помещают в искусственную среду, где они обрастают активно делящимися клетками, образуя каллус. Затем кусочки каллуса переносят на разные питательные среды, в состав которых входят микро- и макроэлементы, гормоны клеточного деления, сахароза.
Есть еще ряд преимуществ – клеточную культуру можно выращивать круглый год, независимо от факторов внешней среды. Кроме того, она не содержат примесей, экологически чистая, тогда как получение БАВ из растительного природного сырья требует дополнительных расходов на избавление от ненужных тканей, загрязнителей (насекомых, почвы, бактериальных и вирусных субстанций, токсинов грибов и бактерий).
Следующая задача ученых – разработать состав жидких питательных сред, в которых суспензионные клеточные культуры росли бы более активно. Тогда технологию получения биологически активных веществ можно будет применять в промышленных масштабах.
Добавим, что «Разработка технологии получения клеточных культур и микроклонов ценных лекарственных растений с повышенным содержанием биологически активных веществ» (руководители – Ирина Головацкая и Алексей Чурин) отмечена золотой медалью на Международной выставке «Высокие технологии. Инновации Инвестиции» (HI-TECH), проходившей 14-16 марта 2017 года в Санкт-Петербурге.
«Создание технологии производства и применения новых природных биорегуляторов стероидной природы для повышения продуктивности и устойчивости растений» (руководители – Владимир Хрипач, Марина Ефимова, Владимир Кузнецов, БИ);
«Аппаратно-программный комплекс для скрининговой диагностики рака легких на основе анализа выдыхаемого воздуха методами лазерной спектроскопии и интеллектуального анализа данных» (руководитель – Юрий Кистенев, лаборатория биофотоники, НУ);
«Технология получения катализаторов дегидрирования легких парафинов в стационарном слое» (руководитель – Григорий Мамонтов, ХФ);
«Устройство для контроля процедуры сердечно-легочной реанимации» (руководитель – Андрей Трифонов, лаборатория приборостроения, ФИТ);
«Саморасширяющиеся периферические стенты с ионно-модифицированной поверхностью для восстановления просвета стенозированных периферических кровеносных сосудов» (руководитель – Александр Лотков, ФФ).
На кафедре физиологии растений и биотехнологии ТГУ уже получены клеточные культуры и микроклоны лекарственных растений, содержащих вещества с противоопухолевым, противовоспалительным, анальгезирующим, ноотропным и седативным действием – флавоноиды, сапонины, фуранокумарины, экдистероиды и другие. Также подобраны различные варианты питательных сред, благодаря которым повышается количество БАВ на выходе.
Например, под руководством профессора кафедры Алексея Чурина создана культура болиголова, которая имеет высокий уровень некоторых фармацевтически значимых веществ. Ученым удалось добиться повышения концентрации БАВ в каллусной культуре в девять раз по сравнению с его содержанием в растении.
– Не для всех растительных лекарственных веществ можно произвести синтетические аналоги, а использование растений из природных популяций наносит серьезный ущерб последним и требует больших затрат. Поэтому многие БАВы сейчас получают с помощью специальной технологии выращивания клеточных культур, – рассказывает профессор кафедры физиологии растений и биотехнологии Ирина Головацкая.
Суть процесса в том, что кусочки тканей растения стерилизуют и помещают в искусственную среду, где они обрастают активно делящимися клетками, образуя каллус. Затем кусочки каллуса переносят на разные питательные среды, в состав которых входят микро- и макроэлементы, гормоны клеточного деления, сахароза.
– Изменяя гормональный баланс, химический состав среды, вводя дополнительные вещества, мы можем добиться увеличения в клетках количества вторичных метаболитов – тех самых БАВ. Они не являются обязательными для организма растений, а возникают как защитная реакция на неблагоприятные условия внешней среды – изменение температуры, появление вредителей и так далее. При этом их доля часто выше, чем в живой природе, – объясняет Ирина Феоктистовна.
Получение биологически активных веществ путем выращивания клеточной культуры помогает сохранить биоразнообразие, также оно незаменимо, когда речь идет о растениях-эндемиках или исчезающих видах.Есть еще ряд преимуществ – клеточную культуру можно выращивать круглый год, независимо от факторов внешней среды. Кроме того, она не содержат примесей, экологически чистая, тогда как получение БАВ из растительного природного сырья требует дополнительных расходов на избавление от ненужных тканей, загрязнителей (насекомых, почвы, бактериальных и вирусных субстанций, токсинов грибов и бактерий).
Следующая задача ученых – разработать состав жидких питательных сред, в которых суспензионные клеточные культуры росли бы более активно. Тогда технологию получения биологически активных веществ можно будет применять в промышленных масштабах.
Добавим, что «Разработка технологии получения клеточных культур и микроклонов ценных лекарственных растений с повышенным содержанием биологически активных веществ» (руководители – Ирина Головацкая и Алексей Чурин) отмечена золотой медалью на Международной выставке «Высокие технологии. Инновации Инвестиции» (HI-TECH), проходившей 14-16 марта 2017 года в Санкт-Петербурге.
Золотые медали выставки получили еще пять разработок ТГУ:
«Создание технологии производства и применения новых природных биорегуляторов стероидной природы для повышения продуктивности и устойчивости растений» (руководители – Владимир Хрипач, Марина Ефимова, Владимир Кузнецов, БИ);
«Аппаратно-программный комплекс для скрининговой диагностики рака легких на основе анализа выдыхаемого воздуха методами лазерной спектроскопии и интеллектуального анализа данных» (руководитель – Юрий Кистенев, лаборатория биофотоники, НУ);
«Технология получения катализаторов дегидрирования легких парафинов в стационарном слое» (руководитель – Григорий Мамонтов, ХФ);
«Устройство для контроля процедуры сердечно-легочной реанимации» (руководитель – Андрей Трифонов, лаборатория приборостроения, ФИТ);
«Саморасширяющиеся периферические стенты с ионно-модифицированной поверхностью для восстановления просвета стенозированных периферических кровеносных сосудов» (руководитель – Александр Лотков, ФФ).