Новый подход в биотехнологии растений для устойчивого производства фармацевтических соединений

Европейские ученые совершили прорывные открытия для повышения эффективности производства фармацевтических препаратов с помощью биотехнологии растений. Биотехнологическое производство предлагает экономичную и экологичную альтернативу химическому синтезу редких и сложных фармацевтических соединений, которые в настоящее время выделяют из растений. Результаты были достигнуты в рамках европейского проекта SmartCell, координируемого VTT Technical Research Centre of Finland.

Несколько дорогих противораковых алкалоидных препаратов-блокбастеров, используемых в химиотерапии, таких как терпеноидные индольные алкалоиды — винбластин и винкристин, в настоящее время добывают из растения Catharanthus roseus (барвинок розовый) по высокой цене. Эти соединения применяют для лечения лимфомы Ходжкина, рака молочной железы, мелкоклеточного рака легких и лейкемии. Обычно они накапливаются в тканях растений в очень низких концентрациях, но химический синтез также не является экономичной альтернативой из-за их чрезвычайно сложной структуры и специфических стереохимических особенностей. Во всем мире прилагаются значительные усилия для разработки более доступных и экономичных источников этих лекарств.

Биотехнологическое производство высокоценных соединений растительного происхождения с использованием культур растительных клеток является привлекательной и устойчивой альтернативой экстракции из цельного растительного материала. Однако биосинтетический путь, ведущий к этим соединениям в растениях, длинный и сложный, включает множество ферментативных стадий, которые до сих пор в значительной степени не охарактеризованы на генетическом уровне. Одной из главных целей европейского консорциума SmartCell было расшифровать метаболический путь, ведущий к терпеноидным индольным алкалоидам барвинка.

Консорциуму SmartCell удалось выяснить полную начальную часть пути биосинтеза терпеноидных индольных алкалоидов, как описано в прорывной статье, опубликованной в журнале Nature Communications (дата публикации: 7 апреля 2014 г.).

Полный путь из двенадцати ферментов был реконструирован в растениях табака, прокладывая путь для экономически эффективного производства разнообразных терапевтических соединений. Кроме того, были разработаны технологии клеточных культур, а культивирование растительных клеток масштабировано с использованием биореакторов в пилотной лаборатории VTT в Финляндии.

«Использование растительных клеток в качестве настоящих зеленых химических фабрик теперь впервые становится осуществимым. Технология, разработанная в этом проекте, и опыт, полученный в отношении терпеноидных индольных алкалоидов, могут быть использованы и применены к другим соединениям и растениям», — говорит координатор проекта доктор Кирси-Марья Оксман-Кальдентей из VTT.