Исследователи из Владивостока получили вещества с противоопухолевой активностью из целебного растения
Учёные Федерального научного центра биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии Дальневосточного отделения Российской Академии наук (ФНЦ биоразнообразия ДВО РАН) получили из культуры бородатых корней кирказона маньчжурского вещества с противоопухолевой активностью. Результаты работы опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences, информирует «Тихоокеанская Россия», ТоРосс.
Кирказон (Aristilochia) — это род многолетних трав и деревянистых лиан, который насчитывает более 500 видов. Растения этого рода распространены в тропиках и субтропиках. Для них характерен интересный механизм опыления: цветки многих видов испускают запах, напоминающий гниющее мясо, и привлекают таким образом насекомых. Те, попав в цветок, не могут легко выбраться назад из-за направленных внутрь волосков, закрывающих цветок, и вынуждены ползать в нём в поисках выхода, тем самым способствуя опылению. Однако такая «ловушка» для насекомых — не единственная особенность кирказонов. Многие растения этого рода содержат вещества, которые обладают лечебными свойствами. Поэтому кирказоны применяются в традиционной медицине для обезболивания, борьбы с микробными инфекциями, а также при укусах змей. В то же время известно, что некоторые виды кирказонов могут повышать риск развития болезней, например, рака мочевыводящих путей и фиброза почек. Поэтому использование этих растений в качестве биологически активных добавок (БАД) или лекарств запрещено в России, США и других странах.
Кирказон маньчжурский (Aristilochia manshuriensis) растёт в Китае, Корее и на юго-востоке России. Ранее биологи ФНЦ биоразнообразия ДВО РАН уже находили в нём биологически активные вещества: аристолохиевые кислоты и их производные, различные алкалоиды — магнофлорин, маньчжуриенин, тетрандрин… В новом исследовании учёные предложили получать эти полезные соединения не из деревянистых лиан кирказона, а из выведенных в лаборатории культур «бородатых корней», так как само по себе это растение редкое и растёт медленно. Культуры «бородатых корней» получаются, когда органы растения (листья, стебли и другие) заражаются бактерией Agrobacterium rhizogenes (Rhizobium rhizogenes), несущей в себе гены группы rol. При заражении эти гены передаются растению в ходе горизонтального переноса, что и приводит к образованию характерных «бородатых корней», склонных к неограниченному росту. В то же время гены rol могут значительно изменять метаболизм растения, из-за чего полезные вещества вырабатываются более эффективно.
В результате авторы показали, что в полученных таким образом культурах растений активнее нарабатывались полезные вещества, такие как магнофлорин и некоторые аристолохиевые кислоты. Так, содержание магнофлорина достигало 5,72 мг/г сухой массы культуры, что в шесть раз выше по сравнению с контрольной — нетрансформированной бактериями — культурой и почти в два раза выше, чем в деревянистых лианах кирказона. А показатель аристолохиевых кислот был в семь-восемь раз выше в трансформированных культурах, чем в группе контроля, но в полтора раза ниже, чем в стеблях кирказона. Несмотря на это учёные отметили, что в полученных ими культурах токсичность аристолохиевых кислот также снизилась в десять раз.
В дальнейших экспериментах исследователи ФНЦ биоразнообразия ДВО РАН определили антиоксидантные свойства веществ, выделенных из трансформированной культуры кирказона. Антиоксидантная активность оказалась в три раза выше в трансформированных клетках растения по сравнению с контрольной группой, что связано, вероятно, с содержанием магнофлорина. При этом уровень активности сравним с тем, что наблюдается в стеблях кирказона.
Затем учёные оценили, насколько эффективно содержащиеся в кирказоне вещества могут убивать раковые клетки. Экстракты из культур «бородатых корней» убивали до 50% клеток глиобластомы, рака шейки матки и кишечника, однако оказались неэффективны против трижды негативного рака молочной железы. Исследователи сделали вывод о том, что дальнейшее применение экстракта кирказона маньчжурского для терапии рака требует более детальных исследований, в том числе на животных моделях.
руководитель Лаборатории бионанотехнологий и биомедицины Федерального научного центра биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН кандидат биологических наук Юрий Шкрыль
«Растения накапливают огромный спектр лекарственных соединений, но чрезмерная эксплуатация природных ресурсов человеком наносит непоправимый вред природе. Клеточные культуры растений предлагают рациональную альтернативу в качестве источника данных лекарственных соединений. В нашей работе на примере кирказона маньчжурского мы показали, что современные методы молекулярной биотехнологии способны не только воспроизвести природный источник сырья, но и значительно улучшить его фармакологические свойства», — отмечает руководитель Лаборатории бионанотехнологий и биомедицины Федерального научного центра биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН кандидат биологических наук Юрий Шкрыль.
Источник: InScience