CC BY
220
УДК 577.175.14 © 2012: коллектив авторов; ФНИ «XXI век»
РОЛЬ БАНКОВ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ В БИОТЕХНОЛОГИИ И ФАРМАЦИИ
Л.И. Слепян, И.Е. Каухова, О.Н. Громова, Н.В. Кириллова, М.А. Стрелкова, Н.С. Кузьмина
Санкт-Петербургская химико-фармацевтическая академия, Санкт-Петербург, Россия
Эл. почта: [email protected] Статья поступила в редакцию 14.03.2012, принята к печати 20.04.2012
Наиболее развиты и популярны в мире направления биотехнологии, связанные с медициной и фармацией. Банк штаммов лекарственных растений Санкт-Петербургской химико-фармацевтической академии иллюстрирует роль и необходимость сохранения коллекций, применимых в таких целях. Приведены примеры использования штаммов женьшеня (Panax ginseng С.А. Mey) и других растений как биологических моделей в фитобиотехнологии и для конструирования новых лекарственных препаратов с германийорганическими соединениями (Панаксел и Панасорб), а также применения элиситоров из грибов и биологически активных веществ из лекарственных растений для решения таких задач. Показана возможность применения штаммов растительных клеток в нанотехнологии в качестве тест-систем для оценки безопасности фармацевтического применения наноматериалов. Ключевые слова: банк клеток лекарственных растений, биотехнология, фармация.
CELL CULTURE BANKS OF MEDICINAL PLANTS IN BIOTECHNOLOGY AND PHARMACY L.I. Slepyan, I.Ye. Kaukhova, O.N. Gromova, N.V. Kirillova, M.A. Strelkova, N.S. Kuzmina
Saint-Petersburg Chemo-Pharmaceutical Academy, Saint-Petersburg, Russia
E-mail: [email protected]
The most popular and developed in the world are biotechnologies related to medicine and pharmacy. The bank of medicinal plants cells maintained at Saint-Petersburg Chemo-Pharmaceutical Academy is described to illustrate the role of such cells collections in this area and of the need to preserve them. Examples include the use the strain of ginseng (Panax ginseng C.A. Mey) and other plant strains deposited in the bank as biological models in phytobiotechnology and for developing of medicinal preparations comprising germanium organic compounds (Panaxel® and Panasorb®) and the use of fungal elicitors and medicinal plant-derived biologically active substances for their production. Plant cells strains may be used in nanotechnology as test-systems for evaluating the applicability and safety of nanomaterials in pharmacy. Keywords: medicinal plants, plant cells, cell banks, biotechnology, pharmacy.
Введение
В современной биотехнологии новые методы тесно переплетаются с традиционными биотехнологическими подходами. К числу последних относится поддержание существующих банков биологических материалов, в том числе штаммов лекарственных ра -стений, позволяющих получать новые лекарственные препараты инновационными методами генной инженерии и нанотехнологий.
На Международном форуме по фармацевтике и биотехнологиям (Санкт-Петербург, 24—26 апреля 2011 г.) президент Общества биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова, проф. Р.Г. Василов отметил, что на сегодняшний день наиболее развиты и популярны в мире и в России направления, связанные с медициной и фармацевтикой - так называемая «красная биотехнология», на долю которой приходится более 60% биотехнологического рынка и большая часть инвестиций. Все большее значение приобретают промышленная биоэнергетика (белая биотехнология) и агробиотехнология, включая производство продуктов питания (зеленая биотехнология), и морская биотехнология (голубая биотехнология) [3]. По прогнозу Организации экономического сотрудничества и развития к 2030 г. в мире более 70% лекарств, 50% пищи, 30% химической продукции будут про-
изводиться с помощью биотехнологий. К 2030 г. на долю биоэкономики будет приходиться более 3% ВВП. В России с целью усиления развития биотехнологии уже созданы научные центры и промышленные предприятия в Московском регионе (Сколково), Новосибирске и Томске, Свердловской и Нижегородской областях и создаются новые биокластеры и био -технопарки с учетом местного ресурсного потенциала и конкретных социально-экономических задач (Татарстан и Чувашия). Санкт-Петербург является одним из таких центров [3].
Будущее российской биотехнологии тесно связано с будущим Российского государства. СССР до начала перестройки был одним из мировых лидеров по развитию биотехнологической отрасли в промышленности и в некоторых направлениях опережал США. Сегодня Россия отстает от ведущих стран по биотехнологии. На долю России приходится только 1% мирового биотехнорынка, а на долю США - 40%. Мы почти полностью потеряли промышленную биотехнологию и лишь в некоторых ее сегментах, например, в производстве вакцин и ветеринарных биопрепаратов, способны удовлетворить внутренние потребности. Имеются отдельные прорывные работы в области клеточных технологий, например, в получении искусственно выращиваемой кожи (биокожи).
Разработаны конкурентоспособные технологии в области производства медицинских биополимеров, на-нопрепаратов, генетической идентификации некоторых заболеваний [3, 4].
На Международной конференции "Life Scie^es Invest" (Санкт-Петербург, 29.11.2011) глава Департамента химико-технического комплекса и биоинженерных технологий Минпромторга России С. Цыб охарактеризовал стратегию отношений с «большой Фармой» следующим образом. Если в 2010 г. импортные лекарственные средства в Российской Федерации составили 78% против 22% отечественных, то к 2020 г. это соотношение должно выравняться до 50% за счет переноса инновационных моделей развития в российскую Фарминдустрию. Общий объем программы составит 188 067 млн руб., из которых 122 559 млн руб. составит федеральный бюджет и 65 508 млн руб. - внебюджетные фонды для создания к 2020 г. десяти высокотехнологичных центров развития инновационной медицины [42].
роль отечественных биологических коллекций в современной биотехнологии
В Российской Федерации имеется более 100 всемирно известных ботанических коллекций в ботанических садах, 9 больших коллекций клеточных культур, около 100 коллекций микроорганизмов, принадлежащих различным учреждениям и ведомствам. Только во Всероссийской коллекции микроорганизмов РАН и Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов хранится более 30 тыс. штаммов. Без них нельзя двигаться вперед ни в науке, ни в современном производстве. Без них невозможно рассчитывать на новые лекарства, современные безопасные технологии природопользования, сохранения и защиты биоразнообразия природы. На заседании круглого стола в Государственной Думе РФ (09.06.2011) под представительством председателя Комитета ГД РФ по науке и наукоемким технологиям академика РАН В.А. Чернышева было заслушано более 70 докладов ведущих специалистов, работающих с биологическими коллекциями в различных областях и регионах России. Все высказались в защиту биоколлекций и ведущей роли государственного финансирования и организационной поддержки для сохранения и развития биологических коллекций, в том числе, обеспечения их долгосрочного гарантированного финансирования, налоговых льгот и у про -щения таможенных правил. Было высказано мнение о необходимости формирования принципиально новой инфраструктуры, обеспечивающей развитие биологической науки и биотехнологии в той или иной сфере в виде региональных Биологических ресурсных центров (брц). Эти организации должны предоставлять услуги по хранению живых клеток, их геномов и биоинформации, имеющей отношение к наследственности, функционированию биологических систем, различным аспектам их практического использования в биотехнологии и/или в решении теоретических вопросов биологии [5]. Такие биобанки, биоцентры или биокластеры уже давно существуют во многих развитых странах [41].
В настоящее время в рамках государственной программы «Здоровье нации», связанной с развитием новых высоких технологий, поставлены задачи по
разработке и получению высокоэффективных и безопасных отечественных лекарственных препаратов для лечения таких заболеваний века, как ВИЧ-инфекция, рак, гепатиты, грипп и другие вирусные инфекции. Принципиально новые подходы необходимы для борьбы с растущим числом бактериальных инфекций, устойчивых к существующим антибактериальным препаратам, таких как новые штаммы Klebsiella pneumonia, энтерококков, стрептококков, кишечной палочки [34].
растущее значение адаптогенов
Несмотря на значительный прогресс в производстве лекарств и в медицинских технологиях, в III тысячелетие человечество вступает с огромным багажом проблем, связанных со здоровьем. Так, в России до 30% потерь трудоспособности населения приходится на заболеваемость гриппом, что составляет около 50 млн человек в год. Растет число лиц, инфицированных гепатитами В и С, а также больных диабетом, число которых в России превышает 4 млн человек. Только в Санкт-Петербурге ежегодно регистрируется до 20 000 новых случаев раковых заболеваний, в том числе среди детей [1]. Кроме того, в России огромные площади неблагоприятны в экологическом плане, включая зоны АЭС, где проживает не менее 6 млн человек. Значительная часть трудоспособного населения находится под влиянием постоянных стрессов. Перечисленные проблемы в той или иной степени можно отнести ко всем развитым и развивающимся странам. Таким образом, до трети населения в мире находится в «третьем» состоянии между болезнью и здоровьем. В связи с этим особую роль приобретают так называемые адаптогены1.
К числу лучших среди природных адаптогенов относятся женьшень и другие растения семейства аралиевых. В Европе женьшень широко используется как пищевая добавка в сочетании с минеральными добавками, поливитаминами и другими биологически активными веществами (БАВ). Оборот фирмы Pharmaton, которая с 1960 г. сделала своим приоритетом производство натуральных продуктов, содержащих адаптогены, уже к 2000 г. составил несколько миллиардов долларов США и продолжает увеличивать рынок своей продукции в Северной Европе, а также в Скандинавии, Южной Америке и Африке. До 6 млн человек в США и Китае используют женьшень регулярно. Растет число патентов как на продукцию с женьшенем, так и на различные технологии с его использованием [10]. Их основными поставщиками являются Китай, Япония, Гонконг, Южная Корея. Выявляются все новые свойства продуктов из женьшеня и механизмы их действия, в частности, антиметастатического, противоракового, иммуномодули-рующего, установлены их новые возможности при лечении болезней ЦНС, кардиодистрофии, вирусного гепатита и ВИЧ-инфекции [29, 30, 32, 33].
1 Представление об адаптогенах было сформулировано фармакологом А.В. Лазаревым в 1947 г. для описания новых эффектов дибазола (2-(фенилметил)-1Н-бензимидазола), исходно предложенного во Франции в качестве артериального сосудорасширяющего средства. Позже этот термин получил популярность в СССР, в значительной степени благодаря активности И.И. Брехмана по продвижению препаратов элеутерококка, и далее распространился в мире. Адаптогенами называют средства, повышающие резистентность организма к стрессу и другим неблагоприятным физическим, химическим и биологическим факторам.
В связи с этим особый интерес представляет фито-биотехнология, т.е. биотехнология на основе штаммов растительных клеток и продуктов их метаболизма для получения лекарственных препаратов или биологически активных добавок (БАД) [28]. Надо отметить, что даже в столь высокоиндустриальной стране, как Япония, только несколько штаммов культур тканей женьшеня разрешены для получения БАД, а воробейника (Lythospermum erythrorhizon) - для получения шико-нина (5,8-дигидрокси-3-(1'-гидрокси-4-метилпент-3-енил)-1,4-нафтохинона), но только для косметики.
Банк штаммов лекарственных растений Санкт-Петербургской химико-фармацевтической академии
Санкт-Петербургская химико-фармацевтическая академия (СПбХФА) является пионером в развитии фитобиотехнологии и имеет одну из первых в России коллекций штаммов лекарственных растений, а также опыт получения первых лекарственных препаратов и БАД, в том числе из биомассы клеток штамма женьшеня [24]. Штаммы, имеющиеся к коллекции СПбХФА в настоящее время, перечислены в табл. 1.
Табл. 1
Штаммы банка культур тканей лекарственных растений СПбХФА и их основные характеристики
№ Штамм Характеристика
1 Женьшень обыкновенный Panax ginseng C.A. Mey. В коллекции с 1965 г. Патент РФ № 2136300 от 04.11.1997. Стабилен при культивировании. Прошел апробацию на ряде предприятий РФ. Получен препарат Биоженьшень и пищевая добавка Панасорб (Патент РФ № 2058784 от 28.06.92). Биомасса используется как модель для получения селективных линий на основе биологически активных веществ из других лекарственных растений (Патент РФ № 2131924 от 16.12.97).
2 Селективный штамм женьшеня с германийорганическим соединением Lx-13. В коллекции с 1985 г. Штамм имеется только в коллекции СПбХФА. Биомасса содержит оригинальный отечественный индуктор интерферона-у. Проведены клинические испытания в Москве и Санкт-Петербурге. Препарат Панаксел® (Товарный знак, свидетельство № 133702 от 30.11.1993) разрешен МЗ РФ к промышленному производству и применению (Приказ № 305 от 13.10.1998). Пре -парат является адаптогеном, иммуномодулятором, индуктором интерферона-у, обладает высокой противовирусной активностью (при гриппе, гепатите и других вирусных инфекциях). Препарат оригинален.
3 Селективный штамм женьшеня с германийорганическим соединением Lx-5. В коллекции с 1987 г. Штамм имеется только в коллекции СПХФА. Биомасса содержит оригинальный отечественный нетоксичный индуктор интерферона-у с более выраженным эффектом противовирусного действия, чем у Панаксела, а также с антиканцерогенным действием, подавляющим метастазирование различных типов опухолей. Препарат прошел доклинические испытания.
4 Панакс пятилистный Panax quinquefolius L. В коллекции с 1965 г. Штамм имеется только в коллекции СПХФА. Стабилен при культивировании. Используется для теоретических и практических исследований. Исходный вид в России не произрастает. Используется для большого количества пищевых добавок и лекарственных препаратов с адаптогенным действием.
5 Селективный штамм панакса пятилистного с германийорганическим соединением Lx-5. В коллекции с 1987 г. Штамм имеется только в СПХФА. Иммуномодулятор с выраженным адаптогенным и противовирусным эффектом, а также может использоваться как гепатопротектор. Штамм обладает антиканцерогенным действием, подавляя метастазирование различных опухолей. Проведены доклинические исследования.
6 Полисциас папоротниколист-ный Polyscias filicifolia Bailey (Araliaceae). В коллекции с 1970 г. Исходный вид не произрастает в России, распространен в Юго-Восточной Азии. Широко используется в китайской и восточной медицине. Адаптоген с выраженным антиканцерогенным, гепато- и церебропротекторным действием. Усиливает половую активность. Биомасса обладает стойким приятным ароматным запахом. Проведен широкий спектр доклинических испытаний.
7 Селективный штамм Polyscias filicifolia с германийорганиче-ским соединением Lx-5. В коллекции с 1980 г. Штамм имеется только в коллекции СПбХФА. Адаптоген с широким спектром адаптогенной и иммуномодулирующей актив -ности. Используется в биохимических и технологических исследованиях для получения и изучения препаратов.
8 Юкка великолепная Yucca gloriosa L. (Agavaceae). В коллекции с 1989 г. Исходный вид в России не произрастает. Штамм стабилен. Пер -спективное сырье для получения стероидных гормонов. Используется как модель в биотехнологических исследованиях.
9-10 Раувольфия змеиная Rauwolfia serpentina Benth. (Apocynaceae). Штамм К-47 культивируется с 1965 г. Штамм К-27 культивируется с 1984 г. Исходный вид произрастает в Индии. Является сырьем для по -лучения ряда лекарственных препаратов. Штаммы К-47 и К-27 защищены авторскими свидетельствами. Штамм К-27 находится в коллекции НПК «Биофарм», г. Казань. Из биомассы штамма К-27 в СПбХФА впервые получен отечественный лекарственный препарат №4-пропилаймалинбромид, обладающий противоаритмическим действием. Аналогов нет.
11 Селективная клеточная линия женьшеня Panax ginseng, культивируемая на среде без нитратов и стимуляторов роста. Клеточная модель для биотехнологических исследований. Перспективное лекарственное сырье.
12 Селективная клеточная линия Panax quinquefolius, культивируемая на среде без нитратов и стимуляторов роста. Перспективное лекарственное сырье.
13 Селективная клеточная линия Polyscias filicifolius, культивируемая на среде без нитратов и стимуляторов роста. Культивируется с 2001 г. Перспективное лекарственное сырье.
14-16 Селективные клеточные линии штамма женьшеня Panax ginseng с комплексами биологически активных веществ из березы, солодки, календулы. В коллекции с 1996 г. Модель для биотехнологических исследований. Патент РФ № 2131924 от 16.10.1999 г. Перспективное лекарственное сырье.
Все штаммы в процессе длительного культивирования в условиях банка культур тканей СПбХФА паспортизированы по своим основным морфолого-фи-зиологическим и биохимическим параметрам.
То, что в условиях культуры in vitro штаммы женьшеня способны синтезировать ценные биологически активные вещества, свойственные женьшеню в природе, было доказано многочисленными исследованиями [13, 22, 31]. Однако первый лекарственный препарат из биомассы штамма женьшеня был получен в СПбХФА, и именно с ним были проведены все клинические испытания, а в 1989 г. получено разрешение к его применению в России [6].
Селекцией штаммов женьшеня и панакса пятилистного (Panax quinquefolius L.) на среде, обогащенной германийорганическими соединениями (ГОС), в СПбХФА были получены селективные штаммы, содержащие 1-гидроксигерматран ^х-5) и 2-карбокси-этилгермсесквиоксан (Lx-13).
Известно, что ГОС можно использовать в качестве гипотензивных средств, не влияющих на нормальное давление крови, нормализующих сердечную деятельность, обладающих интерферон-индуцирую-щим и иммуномодулирующим действием, а также
противоопухолевой активностью [11].
Фармакологические исследования и клинические испытания препаратов Панаксел® с Lx-13 и Панак-сел®-5 с Ьх-5 подтвердили, что они обладают анти-гипоксической, антидиабетической, гепатопротек-торной, противоопухолевой и антиканцерогенной активностями [30, 38]. Например, введение крысам канцерогена №метил-Ы-нитрозомочевины вызывало образование опухоли молочных желез у 78% животных. Препарат женьшеня уменьшал частоту образования этих опухолей на 44%, а их множественность на 62%. У препарата Панаксел®-5 эти показатели составили 22% и 33% соответственно, а у препарата Панаксел® - 47% и 60% соответственно. Препараты женьшеня способствовали полной или ча -стичной регрессии опухоли. В контрольной группе спонтанная регрессия наблюдалась у 18% животных; препараты женьшеня и Панаксел®-5 увеличили этот показатель до 48% и 45% соответственно (Р<0,05), а Панаксел®- до 35% (0,05<Р<0,01).
Все три препарата при местном применении уменьшали частоту образования карцином шейки матки и влагалища, а также смертность мышей от этих новообразований: препарат женьшеня - на 25% и 35%,
Панаксел®-5 - на 36% и 47%, Панаксел® - на 31% и 42% соответственно. Панаксел®-5 и Панаксел® практически во все сроки измерения опухолей статистически достоверно тормозили рост саркомы-180 и карциномы легких Льюиса на 33-80%. По сравнению с контролем, Панаксел®-5 и Панаксел® уменьшали количество легочных метастазов на 43-46%. Препараты женьшеня в фазе промоции тормозили развитие аденокарцином и фиброаденом молочной железы, мезенхимальных опухолей почек, глиом головного и спинного мозга и плоскоклеточных карцином шейки матки и влагалища [2].
Известно, что все этапы развития опухоли находятся под прямым или опосредованным контролем иммунной и нейроэндокринной систем. Показано, что препараты женьшеня усиливают цитотоксиче-ское действие макрофагов на опухолевые клетки и активируют естественные киллеры и продукцию ин-терферонов [8, 35].
Во ВНИИ гриппа РАМН Панаксел® прошел оценку на противовирусную активность при инфицировании мышей летальной дозой вируса гриппа (А /Виктория 72(Н3 N2)) при совместном введении с антигриппозной живой вакциной (ГЖВ). Настойка Панаксел® усиливала профилактическое действие ГЖВ, обеспечивая кумулятивную выживаемость животных до 75%. Эффект экстракта элеутерококка достигал 50%, а настойки корня женьшеня - только 40% [37].
В 2003 г. за разработку препарата Панаксел® СПбХФА и НИИ химии и технологии элементоорга-нических соединений (Москва) совместно получили Диплом и Золотую медаль Министерства промышленности, науки и технологий РФ.
Технология культивирования штаммов женьшеня и панакса пятилистного безотходная и экологически чистая. Из шрота штаммов женьшеня получен препарат Панасорб®. Этот энтеросорбент по своим свойствам превосходит лучший немецкий яблочный пектин и прекрасно сорбирует не только тяжелые металлы (ртуть, хром), но и стронций. Панасорб® прошел проверку в ряде регионов России с повышенным радиационным фоном [14, 36, 37]. Его разработка удостоена Диплома и Золотой медали им. И.И. Мечникова РАЕН «За практический вклад и укрепление здоровья нации».
В последние годы особый интерес вызывает так называемый «красный» женьшень, обладающий большей биологической активностью, особенно в профилактике онкологических заболеваний. Этой теме был посвящен ряд симпозиумов в Южной Корее (1998, 1999, 2002), Гонконге (1999, 2000) и Мельбурне (2003).
В СПХФА получен Патент РФ на «красную» биомассу не только женьшеня, но и канадского женьшеня - панакса пятилистного и других штаммов и показана их высокая биологическая активность [18]. Препараты из «красной» биомассы, обладая хорошей биодоступностью, оказывают антиметастатическое действие при пероральном применении в дозах на порядок ниже, чем требуемые для одного из наиболее эффективных противоопухолевых препаратов, цисплатина.
Показано, что минорный гликозид «красного» женьшеня М1 ингибирует пролиферацию опухолевых клеток и индуцирует апоптоз человеческой ми-елоидной лейкемии HL-60, что можно использовать в профилактике и лечении лейкемии. Другой распространенный гликозид Rh2 ингибирует рост опухоле-
вых клеток яичника человека и индуцирует апоптоз опухолевых клеток. Таким образом, имеются доказательства не только адаптогенной, иммуномодулиру-ющей, но и противораковой активности препаратов на основе не только натурального, но и биотехнологического женьшеня [21].
Кроме этого, в СПбХФА из нативной биомассы штаммов женьшеня и панакса пятилистного впервые был выделен антиоксидантный фермент супероксид-дисмутаза (СОД), который раньше получали только из животных тканей [16].
Культуры клеток растений в качестве модельных тест-систем
Культуры клеток растений можно использовать как модели при испытаниях новых стимуляторов роста или минеральных удобрений для оценки их действия на рост культур и активацию первичного и вторично -го метаболизма. В частности, в СПбХФА исследованы новые стекловидные фосфатные композиционные удобрения на основе метафосфатов калия, магния, кальция, легированных микроэлементами Мп, Zn, Си, Со. Исследования показали, что можно сократить время культивирования и удешевить питательные среды и при этом получить биомассу штаммов, не уступающую контрольному варианту по содержанию основных действующих веществ (ОДВ), белка и активности ферментов антиоксидантной защиты [19].
В результате селекции штаммов женьшеня на специальных средах в СПХФА были получены принципиально новые штаммы, содержащие вместе с гликозидами женьшеня БАВ солодки и календулы, флавоноиды березы и другие БАВ [15, 39].
Использование питательной среды после культивировании гриба Trametes риЬатеш' для выращивания штамма женьшеня увеличивало выход нативной биомассы на 40%, а воздушно-сухой - на 60%. При этом также было установлено влияние модифицированной таким образом питательной среды на метаболизм ОДВ. Накопление гликопептидного комплекса (ГПК) как одного из ОДВ в штамме женьшеня было в два раза выше, а водорастворимых полисахаридов (ВРП) - более чем на 50% выше, чем на контрольной среде [27].
В лаборатории промышленной технологии лекарственных препаратов СПХФА совместно с Научно-исследовательским институтом синтетического волокна (г. Тверь) и экспериментальным заводом впервые проведены эксперименты по получению шовного (операционного) материала и трансплантатов, в состав которых включена биомасса селективных штаммов женьшеня. Работа, защищенная Патентом РФ, не имеет аналога [17].
Штаммы лекарственных растений можно использовать как тест-системы для оценки безопасности различных наноматериалов, разрабатываемых в России и за рубежом [25].
На протяжении шести пассажей штамм женьшеня культивировали на питательной среде, содержащей углеродные нанотрубки (УНТ) в концентрации 10-5 г/л. Было установлено, что УНТ не влияли на морфологические и цитологические характеристики штамма и на выход нативной и воздушно-сухой биомассы. Не отличались от контроля показатели активности ферментов антиоксидантной защиты (СОД, каталазы и пероксидазы). Возможное влияние УНТ на биосинтетическую продуктивность штамма исследо-
валось в опытах, где определялись уровни вторичных метаболитов, в частности, ВРП и ГПК. Когда УНТ вносили только макро- и микросоли для питательной среды в концентрации 10-5 г/л, то содержание ВРП было близким к контрольному, а содержание ГПК снизилось в два раза. В варианте, когда УНТ в той же концентрации были внесены только в воду для приго -товления питательной среды, содержание ГПК не ме -нялось [25]. Таким образом, УНТ могут влиять на биогенез различных метаболитов растительной клетки.
Проведены испытания субхронической токсичности препаратов, полученных из биомассы штамма женьшеня, выращенного на протяжении шести пассажей на среде с УНТ, при сравнении с препаратом из биомассы штамма, выращенного на контрольной среде. Результаты, полученные на крысах, свидетельствовали об отсутствии существенных изменений в исследованных физиологических, биохимических, патоморфологических, гистологических и других показателях [7].
Штамм женьшеня отправлялся на космическую ор -биту на корабле «Союз-22» и искусственных спутниках Земли «Космос-782» и «Космос-1129». В феврале 2012 г. на грузовом корабле «Прогресс М-66» по про -грамме «Биоэкология» и «Женьшень-2» в космос на три месяца отправлены пеналы с клетками женьшеня и тиса. Ранее было показано, что в условиях выхода космических кораблей на орбиту и влияния вибрации культура клеток сохраняла нормальные параметры роста, метаболизма и структурной организации [23]. Эти эксперименты подтвердили устойчивость культур клеток высших растений к факторам космического полета и возможности их использования в системах жизнеобеспечения.
Таким образом, один из самых первых штаммов ле -карственного растения, женьшеня, который сегодня успешно культивируется in vitro во многих лабораториях в России и за рубежом, дает примеры широких возможностей использования его как модели для решения различных теоретических и практических вопросов биотехнологии, медицины и биологии.
Заключение
На примере только одной лабораторной коллекции в СПбХФА можно видеть, какое разнообразное применение находят штаммы клеток растений в качестве живой тест-системы в целом ряде инновационных проектов [9, 40].
Уникальность банка клеточных культур СПХФА состоит в том, что штаммы женьшеня и панакса пятилистного, полученные селекцией на обогащенной германийорганическими соединениями среде, и штаммы раувольфии были одними из первых коллекционных штаммов лекарственных растений, которые прошли апробацию на ряде промышленных предприятий Главмикробиопрома и Минздрава СССР с хорошим воспроизводством технологий не только культивирования штаммов, но также получения лекарственных препаратов на их основе, что позволило заменить импортное сырье (раувольфии и женьшеня) биотехнологическим сырьем.
В настоящее время некоторые из штаммов используются на частных предприятиях для получения БАД и косметических товаров. Сегодня в лаборатории СПбХФА разрабатываются новые технологии культивирования штаммов растительных клеток и новые способы конструирования препаратов и БАД на их основе, а также выполняются исследования по изучению штаммов как живой динамической модели биосистемы для оценки воздействий факторов окружающей среды (света, радиации, магнитных полей и т.п.) на живые системы.
Растения еще долго будут оставаться источниками ценных БАВ, а способность растительной клетки к их синтезу практически бесконечна, даже без учета перспектив, которые открываются благодаря генетической модификации растительных клеток -не только ядерных геномов, но и геномов пластид или митохондрий. Такие системы уже существуют. Управление активностью генов, когда гены активируются стероидами, некоторыми металлами и т.п., может обеспечивать селективную экспрессию трансгена в определенных тканях, а также компарт-ментализацию продукта этого гена в цитоплазме, вакуолях, пластидах или специализированных структурах. Нельзя не упомянуть возможности опосредованной вирусами экспрессии чужеродной генетической информации в растениях. За этими технологиями огромное будущее [12, 20].
Таким образом, штаммы растительных клеток можно применять как модели для отработки новых инновационных технологий в фармации и медицине с целью создания новых ценных препаратов. Поэтому организация региональных Биологических ресурсных Центров (БрЦ) сегодня имеет важное государственное значение.
литература
1. Беспалов В.Г. БАД к пище и их использование для снижения риска онкологических заболеваний // Клиническое питание. -2003. - № 1. - С. 35-38.
2. Беспалов В.Г., Лимаренко А.Ю., Давыдов В.В., Войтенков Б.О. и др. Антиканцерогенные и противоопухолевые свойства препаратов из биомассы Panax ginseng и его селективных штаммов // Растительные ресурсы. - 2003. - Т. 29, вып. 4. - С. 1-13.
3. Василов Р.Г. Развитие биофарминду-
стрии на евразийском пространстве // IphEB, 26 Б.О. 28.04.2011 (http://www.biorosinfo.ru/ glavnye-sobytija/1547/).
4. Василов Р.Г. Роль биотехнологии в социально-экономическом развитии России // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии имени Ю.А. Овчинникова. -2008. - Т. 4. - № 2 - С. 19-22.
5. Круглый стол Государственной Думы РФ «О совершенствовании законодательного обеспечения сохранения биологиче-
ских коллекций для развития биотехнологической отрасли Российской Федерации». 09.06.2011 (http://komitet2-8.km.duma.gov.ru/ site.xp/052057124052048056.html).
6. Временная фармакопейная статья 421890-89 «Настойка «Биоженьшень». 31.12.91.
7. Караваева А.В., Слепян Л.И., Громова О.Н., Каухова И.Е. Исследование субхронической токсичности УНТ // Актуальные проблемы клинической и экспериментальной патологии. Межрегиональный тематический сборник, посвященный 110-летию со дня смерти академика В.В. Пашутина, великого патолога и патофизиолога. - Рязань, 2011. - С. 95-108.
8. Красноумов А.Н., Жарская В.Д., Слепян Л.И. Панаксел в реабилитации онкологических больных // Int. J. Immunorehabilitation. - 2004. - Vol. 6. - P. 125.
9. Кузьмина Н.С., Кириллова Н.В., Слепян Л.И. Штамм Polyscias filicifolia (Moore ex Fournier) как модель для биохимических исследований и инновационной технологии фитопрепаратов // Материалы VI Московского международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития». Часть 1. - М., 2011. - С. 77-78.
10. Лесиовская Е.И. Многоликий женьшень на фармацевтическом рынке России // Ремедиум. - 1998. - № 7. - С. 52-56.
11. Лукевиц Э.Я., Гар Т.М., Миронов В.Ф. Биологическая активность соединений германия. - Рига : Зинанте, 1990. - С. 1-94.
12. Лутова Л.А. Биотехнология высших растений. - СПб. : Изд-во СПбГУ, 2010.
13. Маханьков В.В. Сравнительное исследование качественного состава и количественного содержания тритерпеновых гли-козидов, продуцируемых дикорастущим и плантационным женьшенем Panax ginseng С.А.М. и клеточной культурой на его основе : автореф. дис. ... канд. хим. наук. - Владивосток, 2001. - 24 с.
14. Патент РФ № 2058784 от 27.04.1996. Адсорбирующее средство / Слепян Л.И., Шиков А.Н., Минина С.А.
15. Патент РФ № 2131924 от 16.12.1997. Способ получения биомассы женьшеня / Яковлев Г.П., Галынкин В.А., Слепян Л.И., Журавлева Д.И.
16. Патент РФ. 10.09.1999. Способ выделения активного комплекса из биомассы клеток женьшеня / Слепян Л.И., Кириллова Н.В., Комов В.П.
17. Патент РФ № 2239420 от 25.05.2003. Биологически активный трансплантат / Шку-ренко С.В., Ефимова Н.В., Голиков Е.В., Сле -пян Л.И. и др.
18. Патент РФ № 2238317 от 20.10.2004. Способ получения активного комплекса на основе культивируемых клеток растений се -мейства аралиевых / Слепян Л.И., Кириллова Н.В., Фролова Н.Ю. и др.
19. Патент РФ № 2308484 от 07.12.2005. Способ получения биомассы клеток / Кара-петян К.Г., Слепян Л.И.
20. Пирузян Э.С. Основы генетической инженерии высших растений. - М. : Наука, 1988.
21. Попов А.М. Механизмы биологической активности гликозидов женьшеня в сравнении с гликозидами голотурий // Вестник ДВО РАН. - 2006. - № 6. - С. 9-14.
22. Решетняк О.В. Сравнительное исследование панаксозидов в культуре клеток и корнях женьшеня : автореф. дис. ... канд. фарм. наук. - М., 1998. - С. 24.
23. Сидоренко П.Г., Мартын Г.М., Клим-чукД.А. и др. О перспективах использования культур клеток высших растений в системах жизнеобеспечения космических кораблей // IV Всесоюзная конференция «Культура клеток растений и биотехнология». - Кишинев : Штиинца, 1983. - С. 210-211.
24. Слепян Л.И., Громова О.Н., Кузьмина Н.С. Банк штаммов лекарственных расте-ний сегодня и его перспективы в биотехнологии XXI века // Фармация из века в век. Биохимические, микробиологические, биотехнологические исследования. Сборник трудов научно-практической конференции. Часть 1. - СПб. : СПбХФА, 2008. - С. 80-84.
25. Слепян Л.И., Каухова И.Е., Белявский Ю.Ю., Давыдов В.В. и др. Нанотехно-логии в фармации и медицине: некоторые достижения сегодня и большие перспективы в будущем (Обзор современной литературы) // Актуальные проблемы клинической и экспериментальной патологии. Межрегиональный сборник научных трудов, посвященный 100-летию со дня рождения патофизиолога и аллерголога А.Д. Адо. - Рязань, 2009. - С. 182-201.
26. Слепян Л.И., Каухова И.Е., Громова О.Н. и др. Оценка безопасности углеродных нано-трубок при культивировании штаммов клеток женьшеня // Актуальные проблемы клинической и экспериментальной патологии. Межрегиональный сборник научных трудов, посвященный 200-летию со дня рождения российского гения медицины и хирурга Н.И. Пирогова. - Рязань, 2010. - С. 141-151.
27. Слепян Л.И., Громова О.Н., Каухова И.Е.. Ананьева Е.П. Взаимное влияние на рост и биологически активные вещества элиситоров гриба Trametes pubescens и штамма женьшеня // Сборник научных трудов «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции». Вып. 66. - Пятигорск, 2011. - С. 316-317.
28. Строгов С.Е., Туркин В.В. Производство лекарственных средств на базе растительных субстанций, полученных биотехнологическим способом в культуре клеток // Биотехнология и бизнес. - 2007. -www/rusbio.biz/ru/strog.shtml.
29. Anonymous. Panax ginseng // Alternative Medicine Review. - 2009. - Vol. 14. - P. 172-176.
30. Bespalov V.G., Alexandrov A.A., LimarenkoА.У. Chemoprevention of mammary, cervix and nervous system carcinogenesis in animals using cultured Panax ginseng drugs and preliminary clinical trials in patients
with precancerous lesions of esophagus and endometrium // J. Korean Med. Sci. - 2001. -Vol. 16. - P. 42-54.
31. Butenko R.G., Frolova L.V., Lipsry A.K. Characteristics of Panax ginseng strains and growth of cells suspensions in bioreactors // Proc. 6th International Ginseng Symposium. -Seoul, 1993. - P. 150-154.
32. Davy C., Lee W., Allan S., Lau V. Effects of Panax ginseng on tumor necrosis factor-alpha mediated inflammation: A mini review // Molecules. - 2011. - Vol. 16. - P. 2802-2816.
33. Denise G.P., Lusania M.G., Antunes U.G. and Spano M.A. Protection by Panax ginseng C.A. Mey against the genotoxicity of doxorubicin in somatic cells of Drosophila melanogaster // Genetics and Molecular Biology. - 2008. - Vol. 31. - P. 947-955.
34. French G.L. The continuing crisis in antibiotic resistance // Int. J. Antimicrobial Agents. - 2010. - Vol. 36. - Suppl. 3. - P. S3-S7.
35. Okulov V.B., Voytenko B.O., Gromov S.A. et al. Growth-stimulating phase of macrophage response to activation; the phenomenon and its implication for tumor growth and immunotherapy // J. Cancer Res. Clin. Oncol. -1992. - Vol. 118. - P. 537-541.
36. Slepyan L.I., Shikov A.N. The success in study and using selected strains of Ginseng -Panaxel and Panasorb // 41st International
Congress of Europe Tissue Culture Society. -Verona, 1994. - P. 84.
37. Slepyan L.I. Ginseng, adaptogenic and biotechnology for preventive medicine // International Conference "From Research to Prevention. Managing Occupational and Environmental Health Hazards". - Helsinki, 1995. - P. 85.
38. Slepyan L. Selected strains of ginseng and its effects // Advances in Ginseng Research / Proc. 7th International Symposium. - Seul, 1998. - P. 71-81.
39. Slepyan L.I., Youravleva D.A., Galynkin V. Biotechnology of Ginseng tissue cultured cells as a model for development of new Ginseng preparation // Ginseng. Its Sciences and its Markets / Proc. International Conference. -Hong-Kong, 1999. - P. 52.
40. Slepyan L.I., Kaukhova I.E., Gromova O.N. Bank of medicinal plant cell cultures as a model of innovative Phytobiotechnology // 15th International Congress of Phytopharmacology. -Nurenberg, 2011. - P. 25-27.
41. Schloh M.N. Key Success Factors for Pharma & Life Science Clusters // LSI Partnering Russia International Forum. 29.XI.2011. - СПб., 2011.
42. Tsyb S. Implementation of Pharma-2020 Strategy: main goals, complexities and progress to date (www.21mpp.ru/forum/presentatios.php).
