В Германии вырастили табак для борьбы с малярией

Табак обыкновенный Nicotiana tabacum. Фото: Forest and Kim Starr / Flickr

Чтобы получить больше артемизинина, наиболее эффективного средства против малярии, ученые из Германии перенесли гены из однолетней полыни в хлоропласты табака. Поскольку табак дает больший объем биомассы, артемизинин можно будет получать быстрее и эффективнее.

Артемизинин — самое эффективное средство против малярии. Его выделили в 1971 году китайские ученые из полыни однолетней Artemisia annua, когда проверяли эффективность народных средств борьбы с малярией. С тех пор артемизинин в небольших количествах получают из полыни. Ученые из Института молекулярной физиологии растений Общества Макса Планка придумали, как увеличить выход. Они перенесли все гены, отвечающие за синтез артемизиновой кислоты, предшественника артемизинина, в геном табака, который дает значительно больший объем биомассы листьев, чем полынь.
Плантация полыни Artemisia annua в Китае. Фото: Novartis AG /flickr


Авторы исследования назвали свою методику COSTREL (англ. combinatorial supertransformation of transplastomic recipient lines), то есть трансплантомным подходом к переносу ДНК: «чужой» участок ДНК встраивается не в ядерный геном растения, а в геном хлоропластов — органелл, отвечающих за фотосинтез. Поскольку хлоропласты есть у всех фотосинтезирующих клеток растения, каждая зеленая клетка табака могла производить артемизиновую кислоту, в отличие от полыни, у которой за это отвечали специальные железы на поверхности растения.

После переноса генов, отвечающих за синтез артемизиновой кислоты в 600 генетически различающихся растениях табака, ученые отобрали те из них, которые давали максимальный выход лекарственного соединения. По словам исследователей, некоторые удачные сочетания ядерных генов способствовали более эффективному синтезу артемизиновой кислоты, хотя пока неизвестно, как именно работает этот механизм.

Чтобы извлечь артемизиновую кислоту из листьев табака, их замораживали в жидком азоте, затем дробили на мелкие кусочки и после разморозки выделяли необходимые фракции с помощью систем очистки. В итоге ученые получали до 120 миллиграммов артемизиновой кислоты на килограмм биомассы табака, которую затем легко превратить в артемизинин при помощи химической реакции.

Результаты работы опубликованы в журнале eLife.

За открытие артемизинина китаянка Ту Юю получила Нобелевскую премию по медицине и физиологии в 2015 году. Подробно об истории этого открытия и механизме работы препарата читайте в материале «Чердака».
Теги:

Читать еще на Чердаке: