Уявімо доглянуту грядку, де ростуть помідори, морква, капуста з противірусними та антибактеріальними властивостями. При перших ознаках ГРЗ можна вийти на город, висмикнути морквину, схрумати. А якщо захворіли свійські тварини, то замість звичного антибіотика, – додати до раціону генномодифіковані овочі…
Звісно, це спрощена картинка, але запит на фармацевтичні рекомбінантні (генномодифіковані) білки, вироблені в рослинах, сьогодні справді величезний. На основі цих білків можна створювати ліки, які допомагають при онкологічних, серцево-судинних, гормональних захворюваннях, а також – препарати з противірусними та антимікробними властивостями.
Саме рослини, які містять білки з противірусними й антибактеріальними властивостями, «виростили» науковці з Інституту клітинної біології та генетичної інженерії НАН України. За кошти грантового фінансування Національного фонду досліджень України вони виконали проєкт «Біосинтез в рослинах рекомбінантних фармацевтичних білків, які протидіють поширенню деяких інфекційних захворювань вірусного та бактеріального походження». Проєкт переміг у конкурсі «Наука для безпеки людини і суспільства» і отримав фінансування в розмірі близько семи мільйонів гривень.
Національне надбання
Керівник проєкту – академік НАН, директор Інституту клітинної біології та генетичної інженерії НАН України Микола Кучук. Саме він один із перших створив у нашій країні генетично модифіковані рослини, під його керівництвом створено банк зародкової плазми рідкісних видів рослин та видів (понад 2 000), який визнано Національним науковим надбанням України.
– Багато людей думають, що трансгенні рослини потрібні лише для сільського господарства, – каже дослідник – Але науковці давно довели, що рослини можуть бути продуцентами рекомбінантних фармацевтичних білків. Ці білки потрібні для лікування людей із онкологічними, серцево-судинними, гормональними захворюваннями. Наразі синтез фармацевтичних білків відбувається в основному в трансгенних мікроорганізмах, у клітинах комах, тварин, але набагато вигідніше синтезувати їх у рослинах!
Генномодифіковані рослини легше виростити, а значить, ціни на лікарські препарати будуть доступнішими. Окрім того, білки, синтезовані в рослинах, не містять вірусів, збудників інфекцій та ендотоксинів, які можуть міститися у препаратах, виготовлених із клітин тварин чи бактерій.
Помідор замість пігулки
Ідея проєкту, який виконано за кошти НФДУ, – отримати генномодифіковані білки, які можна застосувати для лікування і людей, і тварин. «Ми вирішили синтезувати ці білки в їстівних рослинах – у моркві, салаті, томатах, мізуні (японській капусті), – пояснює науковець. – На їх основі можна виготовити ліки, а також ці рослини можна розглядати як готовий противірусний та антибактеріальний препарат».
Перше, що зробили вчені, – створили трансгенні рослини томату. «Ген інтерферону альфа 2b ми вбудували в геном томату сорту української селекції, – продовжує розповідь Микола Вікторович. – Виростили два покоління томатів, переконалися, що всі необхідні властивості успадковуються».
Сьогодні для виробництва ліків на основі інтерферону, як правило, використовують білок, синтезований у клітинах бактерій. Такі препарати дуже дорогі. «Наш інтерферон набагато дешевший і ефективніший, – пояснює Микола Вікторович. – Окрім того, він краще засвоюється людським організмом».
Перевірено на мишах!
Дієвість інтерферону в генномодифікованих томатах учені перевірили на мишах. Одну групу гризунів годували помідорами, другу – звичайним комбікормом. Потім мишей інфікували й порівняли, як вони реагують на вірус. Результати виявилися блискучими: у групі, яка їла комбікорм, летальність склала 17 відсотків, у групі, яка отримувала томати, всі миші вижили.
Лікувальні властивості мають і помідори, і листя. І найважливіше, що трансгенні рослини можуть стати основою для створення нових лікарських препаратів.
Ефективність «томатного» інтерферону проаналізували й науковці Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України. «Аналіз показав, що активність альфа інтерферону в наших томатах досягає в листі від 100 до 850 тисяч міжнародних одиниць активності на грам сирої ваги. У самих плодах ці показники трохи нижчі, але також дуже високі, причому плоди цього сорту можна зберігати декілька місяців», – розповів Микола Вікторович.
Альтернатива антибіотикам
Другий напрям проєкту – синтез у рослинах протимікробних білків коліцину, активного проти патогенних штамів кишкової палички.
– Ця палична викликає близько ста тисяч захворювань у США щорічно, 90 з них є летальними, – пояснює науковець. – Зазвичай це пов’язано з вживанням продуктів тваринного походження, однак захворіти можна і після вживання овочів, наприклад, листового салату. Паличка підступна тим, що розташовується не на поверхні листя, а в його «продихах»…
Білки коліцину можна використати для лікування і людей, і тварин. До речі, препарати рослинного походження для лікування і профілактики поширення патогенних штамів кишкової палички серед свійських тварин у найближчі роки стануть надзвичайно потрібними. Як відомо, в ЄС ухвалино директиву, яка обмежує використання антибіотиків у тваринництві. Документ набирає чинності з 2022 року, і це означає, що українським виробникам, які експортують м’ясо до ЄС, уже сьогодні варто подумати про альтернативні препарати для профілактики поширення патогенних штамів.
Альтернативою антибіотикам можуть стати синтезовані за допомогою генної інженерії білки коліцину. Ефективність і безпечність цих білків визнано Управлінням з контролю за продуктами і ліками США (FDA), – препарати на їх основі дозволено застосовувати як антибактеріальні засоби.
– Звісно, білки коліцину можуть «побороти» не всі бактерії, – зауважує Микола Вікторович. – Але він стане в пригоді для лікування, наприклад, ентероколітів у свиней, а в подальшому ми будемо мати сальмоцин для боротьби з сальмонельозом у в курей тощо.
Отримати вагомі результати допомогло й нове обладнання, придбане за кошти гранту. Куплено тест-систему для визначення активності білку (вона коштує близько мільйона гривень), реактиви, ферменти тощо.
Сьогодні дослідники міркують: як впровадити нові розробки у виробництво. Зокрема, готують презентації, щоб розповісти про результати своєї роботи виробничникам. «На жаль, коли ми розповідаємо про цілющі властивості фармацевтичних білків, то часто чуємо: «Це ж ГМО!» – каже Микола Вікторович. – Так, це білки створені з застосуванням генетично-інженерних методів, але такі ж підходи застосуються для створення багатьох сучасних ліків і вакцин на основі генномодифікованих бактерій та клітин ссавців. Переконаний, що наші білки можуть допомогти і людям, і тваринам».
Команда, яка виконувала проєкт, унікальна. У ній десятеро людей, серед яких є й провідні, і молоді вчені. «Будь-кого з нашої команди з радістю взяли б на роботу дослідницькі інститути в Європі, США, Китаї, – каже Микола Кучук. – Завдяки ж грантовому фінансуванню НФДУ вони мають можливість виконати «проривне», надзвичайно важливе дослідження вдома, в Україні».
Колегам, які планують подавати свої заявки на наступні конкурси фонду, Микола Вікторович радить добре подумати над темою проєкту, – вона має бути справді важливою. «Якщо перший раз відмовлять, – не варто засмучуватися, – радить науковець. – Поразки трапляються з усіма, після них треба не нарікати, а «перебудувати шеренги» й рухатися далі».
Світлана ГАЛАТА
