Об удивительном свойстве некоторых растений возрождаться не только из семян, но и из отдельных листиков и даже их фрагментов знают, наверное, многие. Подобными свойствами, оказывается, обладают и отдельные клетки растений. По крайней мере, так утверждают ученые Института молекулярной биологии и генетики, разработавшие уникальную технологию.
На первый взгляд все выглядит довольно просто. Из взрослого растения берут клетку, помещают ее в пробирку с питательной средой и выращивают то, что необходимо: новые клетки, ткани, отдельные органы растений или целый организм. Более того, в последнее время невероятно вырос спрос на лекарственные растения. Современная медицина использует более 300 видов, из которых около 60 — специально выращиваются, а остальные — дикорастущие. При этом большинство ценных лекарственных растений — редкостные или исчезающие виды, многие из них растут в экологически неблагополучных местах. Клеточные технологии позволяют получать не само растение или его элементы, а лишь то, что, собственно, и требуется от него, — действующее вещество.
— Преимущества метода очевидны, — рассказывает заведующий отделом генетики клеточных популяций Института молекулярной биологии и генетики НАН Украины профессор Виктор Кунах. — Мы перестаем зависеть от климатических и погодных условий, сезонных циклов растений, особенностей их роста. К примеру, из одного грамма ткани за год можно получить 100 тонн клеточной биомассы необходимого качества, способной так же, как и целое растение, продуцировать важные для медицины сердечные алкалоиды, иммуномодуляторы, пищевые консерванты, красители и так далее. Таким образом можно выпускать достаточно редкие и дорогостоящие препараты. Скажем, несколько лет назад установили, что один из видов опухолей лечится растительным алкалоидом таксолом, который получают из тиса. Чтобы получить вещество, способное вылечить лишь одного человека, нужно срубить целое дерево, которое растет 500—600 лет. Поначалу килограмм таксола стоил миллион долларов, и препарат был недоступен даже весьма состоятельным больным. Сейчас эта проблема решена методом клеточных биотехнологий. Работы в этой области ведутся сегодня во многих развитых странах — Японии, Германии, Франции, США, Финляндии и др. Но и у нас есть оригинальные разработки.
Так что сегодня вовсе не обязательно ехать в уссурийскую тайгу, чтобы запастись корнем женьшеня, на Алтай — за родиолой розовой (в народе ее называют золотым корнем) или в Индию — за раувольфией змеиной, которую активно используют в борьбе с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Все это можно получать прямо в Украине. В подтверждение своих слов Виктор Анатолиевич продемонстрировал своеобразный банк: несколько шкафов, в которых хранятся созданные в отделе уникальные клеточные штаммы редкостных лекарственных растений. Некоторые из этих штаммов, по словам ученого, накапливают в несколько раз больше действующих веществ, нежели растения, выращенные обычным способом, причем они намного превышают по продуктивности лучшие мировые аналоги.
Еще одно преимущество метода — возможность ускоренного так называемого микроклонального размножения редкостных видов лекарственных растений. Всего за два-три месяца можно получить сотни клонов любого многолетнего и медленнорастущего растения. Стволовые клетки растений, в отличие от человеческих, открыты уже давно. Это позволило еще 30 лет назад отработать технологию получения растений с воссозданием их полной генетической структуры. Правда, до недавних пор наиболее активно это использовали садоводы. Известен случай, когда один французский садовод-любитель получил удивительный сорт роз. Желающих приобрести цветок оказалось много, но вырастить его обычным путем в достаточно короткий период времени не было никакой возможности. Поэтому растение за зиму клонировали, и весной в Париже высадили 50 тысяч кустов роз.
— В горах Тянь-Шаня, — продолжает профессор Кунах, — издавна собирают такое известное лекарственное растение, как женьшень. Сейчас его можно найти лишь на небольшом участке (около двух гектаров) на границе Афганистана и Таджикистана. Этот корень растет 60 лет. Мы за месяц получаем такую же биомассу с сохранением всех свойств, характерных для данного растения. Мало того, в культуре in vitro питательная среда экологически чистая, в ней нет вредных примесей. Это особо актуально в нашей стране, где, по некоторым данным, более 70% только яблоневых садов заражены вирусами и бактериями. Не говоря уже об оставшихся в почве застарелых гербицидах и пестицидах. При нашей же технологии не только ускоряется размножение растения, сохраняется его генотип, но оно избавляется от всех имеющихся заболеваний.
Методы клеточной биотехнологии открывают невероятные перспективы в создании лекарственных растений с совершенно новыми свойствами. Ведь выращивая клетки в полностью контролируемых условиях, можно при необходимости насыщать их любыми микро- и макроэлементами, определенным образом регулировать ее витаминный и аминокислотный состав. Кроме того, с помощью генной инженерии вполне реально соединять в одной клетке или целом растении свойства нескольких растений (возможно, это решит проблемы растительных лекарственных сборов). При таком «пробирочном» методе упрощается и сама работа над созданием новых сортов: ученые изучают образцы так называемых генетических ферм, а не выращивают гектары растений. Изучая же клетки в пробирке, намного проще моделировать нужные качества — морозостойкость, солестойкость, устойчивость к болезням. Скажем, если поставить чашку Петри в морозилку на минус 30 — выживет наиболее стойкая клетка, из которой впоследствии вырастет устойчивое к холоду растение.
Достижения клеточной биотехнологии используют не только в фармакологии. Под руководством профессора Кунаха разработаны технологии по производству напитков, косметических кремов и шампуней из женьшеня. Апробированы оригинальные технологии по получению уникального природного красителя шиконина — сегодня он встречается лишь у редких растений и находится на грани исчезновения. На Западе его активно используют как мощное противогрибковое средство — например, добавляют в нитки, из которых вяжут затем носки. Поскольку на пропитанной шиконином ткани не развиваются и другие вредные микроорганизмы, то ее используют для пошива спецодежды, стерильных бинтов и т. д. Если такой краситель добавить в мыло, то на вымытых им руках долгое время не будут развиваться болезнетворные бактерии. Причем, в отличие от других дезинфектантов природный краситель действует избирательно (абсолютно безвреден для человека и полезных бактерий организма), а также имеет приятные цвета — от голубого до пурпурного.
К сожалению, современные биотехнологии почему-то мало интересуют не только отечественных предпринимателей, но и государство. В результате налаженное в свое время производство полезных шампуней и кремов остановлено, а о запуске линий по производству новой продукции – тех же стерильных бинтов, спецодежды или лекарственных сборов ученые даже и не мечтают. Хотя все эти технологии практически полностью отработаны и готовы к внедрению.