Генно-инженерные растения для производства лекарств

Люди давно используют огромное разнообразие лекарственных химических соединений, вырабатываемых растениями. Химики из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology – MIT) нашли новый способ расширить фармакологический «репертуар» растений, заставив их с помощью генной инженерии синтезировать необычные варианты вырабатываемых ими соединений.

Под руководством адъюнкт-профессора Сары O'Коннор (Sarah O'Connor) ученые внедрили гены бактерий в геном растения барвинок, что позволило растению присоединять галогены, такие как хлор или бром, к обычно вырабатываемому им классу соединений – алкалоидам. Многие алкалоиды имеют фармакологические свойства, а галогены, часто добавляемые к антибиотикам и другим лекарствам, могут сделать лекарственный препарат более эффективным и более длительно сохраняющимся в организме.

Главная цель исследователей, алкалоид винбластин, обычно используется для лечения раковых заболеваний, таких как лимфома Ходжкина. O'Коннор рассматривает винбластин и другие препараты, синтезируемые растениями, в качестве платформы, модифицируя которую различными способами можно повысить эффективность препаратов.

«Мы пытаемся использовать биохимические механизмы растений для более простого получения целого ряда различных итераций естественных продуктов», - говорит она. «Модифицировав структуру натуральных продуктов, очень часто можно добиться повышенной биологической и фармакологической активности».

O'Коннор и ее коллеги описали свои генно-инженерные растения на основе барвинка в журнале Nature. Исследование финансировалось Национальным институтом здравоохранения (National Institutes of Health) США и Американским онкологическим обществом (American Cancer Society).

Генно-инженерные методы модификации растений применяются уже давно: в 90-х годах ученые разработали кукурузу, которая могла синтезировать инсектицид Bt, продуцируемый бактериальным геном. Но подход, разрабатываемый O'Коннор, известный как метаболическая инженерия, выходит далеко за рамки простого добавления гена, кодирующего новый белок.
Метаболическая инженерия имеет дело с серией реакций, которую организм-хозяин использует для синтеза новых молекул, добавляя гены новых ферментов, изменяющих естественные пути синтеза. Это может привести к огромному разнообразию конечных продуктов.

Большинство специалистов в области метаболической инженерии используют в качестве организма-хозяина бактерии, отчасти потому, что их генами легче манипулировать. Работа O'Коннор с растениями является редким исключением. Она не считает один подход лучше другого, но одним из факторов, заставивших ее обратиться к инженерии растений, стало то, что большинство синтетических путей растений еще не полностью изучено. «Нельзя воссоздать весь синтетический путь растения в бактерии до тех пор, пока у нас нет всех генов», - считает она.

В последнем исследовании O'Коннор и ее студенты заставили клетки корней барвинка экспрессировать гены, кодирующие ферменты, способные присоединять хлор или бром к предшественникам винбластина и других алкалоидов.

Два новых гена были взяты из бактерий, которые обычно синтезируют галогенированные соединения. Сами растения очень редко вырабатывают такие соединения. Можно, хотя это и очень сложно, синтезировать галогенированные алкалоиды и в лаборатории.

Чтобы синтезировать алколоиды, растения сначала превращают аминокислоту триптофан в триптамин. После этого первого этапа требуется еще около десятка реакций, после чего растения могут производить сотни различных конечных продуктов. В новых генно-инженерных растениях бактериальный фермент галогеназа присоединяет атом хлора (или брома) к триптамину. Атом галогена остается связанным с этой молекулой на протяжении всего синтеза.

В будущих работах ученые надеются создать целые растения барвинка, продуцирующие новые соединения. Они работают и над тем, чтобы повысить общий выход синтеза, который пока примерно в 15 раз ниже, чем выработка растением естественно существующего алкалоида.

Источник: www.lifesciencestoday.ru

Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться

Комментарии

Нет комментариев


Читайте также:

Известные успокоительные препараты, которые НЕ работают

В нашем обществе укоренилось убеждение в 100%-й действенности того или иного лекарства от стресса. Давайте попробуем разобраться, так ли это на самом деле. Вот список бесполезных и даже опасных успокоительных, о которых мы точно слышали и которые часто назначаются врачами.

Как определить, что в вашей аптечке испорченные лекарства?

Многие из нас покупают лекарства с запасом, у кого-то они остаются после перенесенных болезней – и все это «сокровище» долго лежит в домашней аптечке. "А вдруг понадобится?" – думаем мы и не выбрасываем даже те препараты, срок годности которых уже истек. Но обычно просроченное лекарство может не только перестать быть действенным, но и еще хуже – навредить человеку.

Как лекарства влияют на поведение человека

Каждый день мы принимаем какие-то лекарства и даже не задумываемся, какое влияние они оказывают на наше поведение. Ученые же доказали: некоторые препараты способны изменять наши социальные отношения, вызывать приступы агрессии, игровую зависимость и даже стать причиной мошеннических наклонностей. Обычный парацетамол, самый распространенный препарат в мире, например, способен вызывать психотропные побочные эффекты.

Семейная аптечка в дорогу: что взять?

Собираясь в отпуск семьей, особое внимание уделите сбору аптечки в дорогу. Здесь важно учесть все возможные неприятности и быть к ним готовым.

Самые бесполезные лекарства

На постсоветском пространстве все еще продолжают назначать откровенно бесполезные препараты.

Когда в Украине начнут продавать антибиотики по рецепту

При бесконтрольном лечении антибиотиками и самолечении формируется устойчивость бактерий к антибиотикам. Это опасно тем, что в будущем человеку антибиотики уже не помогут

7 самых опасных методов похудения: никогда так не делайте

Среди опасных способов похудения: капсулы с паразитами, мочегонные препараты, тайские таблетки, динитрофенол, эфедрин, сибутрамин, "Флуоксетин"

21 препарат, который может помочь победить коронавирус

Создан список из 21 лекарства, которыми, возможно, будут лечить коронавирус. Они были отобраны учеными Стэнфорда из 12 000 препаратов

Дешевые аналоги дорогих препаратов от гриппа и ОРВИ

Чем отличаются оригинальные препараты от аналогов и какие существуют аналоги лекарств от гриппа и ОРВИ

Почему лучше не покупать экспресс-тесты в аптеке

В аптеках появились экспресс-тесты на коронавирус. Уляна Супрун рассказала, почему делать такие тесты самостоятельно - опасно

Что должно быть в домашней аптечке в разгар пандемии

В домашней аптечке должны быть основные препараты для лечения вирусной инфекции: парацетамол, мирамистин, септефрил, оксиметазолин
САМОЛЕЧЕНИЕ МОЖЕТ НАВРЕДИТЬ ВАШЕМУ ЗДОРОВЬЮ