Именно среди таких растений оказался ноголист или подофилл шеститычинковый (Podophyllum hexandrum) из семейства барбарисовых, который произрастает в Гималаях. Это растение было первоисточником подофиллотоксина, который лёг в основу противоракового препарата этопозида.
Этопозид существует на медицинском рынке с 1983 года и используется для лечения десятков видов раковых заболеваний, среди которых лимфома и рак лёгких. На данный момент основным источником подофиллотоксина служит более распространённый вид ноголиста — подофилл щитовидный, который растёт в восточной части Северной Америки. Но это растение растёт очень медленно и вырабатывает меньшее количество необходимого токсина, чем его азиатский родственник.
Ноголисты используют подофиллотоксин для защиты от вредителей, причём последовательно синтезируют его из веществ-предшественников. Но до настоящего времени учёные не знали, какие именно гены отвечают за этот процесс, чтобы запустить и регулировать его в лабораторных условиях. Известно было лишь то, что вещество вырабатывается не постоянно.
Наконец, огромный шаг в исследовании синтеза подофиллотоксина удалось сделать химикам из Стэнфордского университета. Доктор Элизабет Сеттели (Elizabeth Sattely) и её аспирант Уоррен Лау (Warren Lau) выяснили, что токсин в растении вырабатывается только в ответ на физические повреждения. Описание своих достижений авторы опубликовали в статье, которая вышла в журнале Science.
Исследователи сделали крошечные проколы в здоровых листьях гималайских ноголистов и проследили, какие белки синтезировались в их клетках до и после манипуляции. Им удалось обнаружить 31 новый белок, который появился после повреждения и потенциально мог участвовать в последовательной сборке "химического оружия". В итоге из этих белков были выделены 10, которые полностью составляли "сборочную линию".
Затем гены, отвечающие за производство этих белков, были помещены в модельное растение для лабораторных исследований — быстрорастущий и довольно неприхотливый табак, который с большим успехом стал производить необходимый токсин.
Теперь главной задачей для исследователей является запуск синтеза подофиллотоксина в дрожжах, которые могут быть выращены в огромном количестве, что позволит полностью обеспечить потребность медицины в столь необходимом лекарстве. Кроме этого, в руках биоинженеров есть инструменты, которые позволят корректировать гены, а через них и структуру конечного химического соединения, что сделает его более действенным.
Немаловажно, что в случае успеха цена препарата значительно снизится, и он станет доступным для большего числа больных раком по всему миру.
В пресс-релизе Стэнфорда доктор Сеттели отмечает, что разработанный ею метод может подойти не только для ноголистов, но и для многих других растений, которые служат источниками ценных лекарственных препаратов и их предшественников.
Автор: Дарья Загорская
Ссылка на источник
Journal information