В течение последних десятилетий наблюдается интенсивный прогресс в области наук о жизни. Благодаря новым знаниям, полученным в результате осуществления фундаментальных исследований, открываются новые широкие возможности для развития биологии и генетики, в частности в создании перспективных разработок для нужд медицины, сельского хозяйства, энергетики. О своих достижениях в области биотехнологий рассказали в передаче «Сделано в Украине» телеканала UA | TV ученые Института клеточной биологии и генетической инженерии (ИКБГИ) НАН Украины. Представляем вашему вниманию, адаптированный перевод данного материала, опубликованного пресс-службой НАН Украины.
Одним из важных направлений деятельности института является разработка технологий получения растительных белков, которые в дальнейшем используются при изготовлении фармацевтических препаратов. Процесс кратковременного синтеза белков путем использования соответствующих технологий называют трансгенной экспрессией. Такие белки имеют ряд преимуществ по сравнению со своими аналогами, синтезированными в бактериях, грибах, дрожжах или животных клетках: они значительно безопаснее, чаще всего — значительно активнее и, что не менее важно, дешевле. Кроме того, растительное сырье более пригодно для так называемой персональной терапии, ведь методы лечения, которые предусматривают применение препаратов, изготовленных на основе этих белков, могут быть адаптированы к индивидуальным потребностям конкретного пациента: культуры с необходимыми свойствами вырастают в течение нескольких недель или даже дней. Это может пригодиться в том числе при борьбе с эпидемиями. В частности, во время прошлогодней эпидемии, вызванной вирусом Эбола, использовалась именно эта технология, разработанная украинскими учеными, которые сейчас работают за рубежом.
Следующим шагом в данном направлении является, по словам ученых ИКБГИ НАН Украины, переход от изъятия из растительных организмов и использования очищенного материала к синтезированию съедобных вакцин растительного происхождения (речь идет прежде всего о некоторых салатных культурах), которые не требуют дополнительной обработки. По сути, потребление таких пищевых растений в сыром виде и является способом прохождения профилактики или курса лечения. Это позволяет не только удешевить, но и существенно упростить процесс получения необходимых полезных веществ. Ученые института работают над технологиями создания съедобных вакцин с 2011 года, уже получили воспроизводимые результаты и считают это достижение конкурентным преимуществом украинской науки.
Важные достижения институт имеет и в направлении использования уникальных свойств некоторых видов грибов (прежде всего трутовика обычного, распространенного в украинских лесах гриба). В частности, ученые нашли применение хитина, который содержится в клеточной стенке гиф — волокон, из которых состоит тело гриба. Из хитина было получен волокнистый материал, пригодный для изготовления Бумаго-подобных изделий различной толщины и формы. Такой материал можно использовать для технических нужд: как теплозащитный слой, сорбент для очистки различных сред от тяжелых металлов, фильтр для очистки радиоактивных отходов. Свои уникальные сорбционные свойства он обнаружил и при работе с агрессивными растворами солей.
На основе полезных веществ, которые содержат грибы, ученые ИКБГИ НАН Украины создали также препарат комплексного действия, который можно применять при различных заболеваниях — Микотон. Он выпускается с 1997 года и успел за это время продемонстрировать многочисленные положительные результаты в деле улучшения состояния здоровья и повышения иммунитета. Препарат зарекомендовал себя как высокоэффективный сорбент, ведь способствует выведению токсинов из организма и минимизирует вредное воздействие свободных радикалов и многочисленных искусственно синтезированных химических веществ, в среде которых постоянно находится человек. «Микотон» не содержит никаких посторонних примесей: при переработке из вещества тела гриба изымают все лишние компоненты, оставляя только три составляющие: хитин, грибный глюконат (природный иммуномодулятор) и меланины (пигменты, являющиеся мощными естественными биопротекторами). За почти 20 лет применения препарата было выявлено его положительное влияние на заживление трофических язв у пациентов, страдающих диабетом, повышение иммунитета у лиц, больных гепатитом С, а также при лечении гастродуоденита. Препарат обладает антигрибковым, антибактериальным и антивирусным действием. Следует отметить, что «Микотон» разрешен к использованию в качестве биологически активной добавки, однако, учитывая его подтвержденную временем высокую эффективность при профилактике и лечении ряда заболеваний, разработчики препарата сейчас готовят документацию, чтобы официально зарегистрировать его в качестве лекарственного средства, и получили для этого специальный грант.
Ученые ИКГБИ НАН Украины работают и над технологиями для удовлетворения потребностей украинской энергетической отрасли. Речь идет прежде всего о переработке древесины в топливо (в частности пеллеты) для твердотопливных котлов. Наиболее подходящими, с этой точки зрения, являются ивы и тополя, которые, во-первых, быстро растут и накапливают биомассу, во-вторых, достаточно неприхотливы и могут быть высажены на участках, непригодных для ведения сельского хозяйства (прежде всего на эродированных и загрязненных почвах), в-третьих, в отличие от других видов энергетических растений, не сдают конкуренции пищевым и кормовым растениям. Специалисты института вместе со своими коллегами из Национального ботанического сада имени Н.Н. Гришко НАН Украины посадили коллекцию быстрорастущих тополей и ив. Особое внимание ученые уделяют исследованию свойств тополей. В других странах мира эти деревья выращиваются в двух типах насаждений — так называемых длинной и короткой ротациях. Насаждения в длинной ротации напоминают обычный лес. Короткоротационные плантации, в свою очередь, отличаются высокой степенью загущенности: тополя в ней вырастают в форме куста и скашиваются каждые три года. Весной они самовосстанавливающиеся, и такие циклы можно повторять в течение порядка 25 лет — без потери производительности. В рамках этого направления ученые института также занимаются микроклональным размножением растений в пробирках с применением методов генетической инженерии — создают новые высокопроизводительные клоны, которые должны стать основой будущих тополиных плантаций в разных уголках Украины. Это будет вкладом не только в развитие энергетической отрасли, мебельной и деревообрабатывающей промышленности, но и в озеленение Республики.
Совсем недавно мы уже рассказывали об успехах украинских ученых. В том случае, речь шла о переработке органических отходов.