Картофель может быть не только продуктом питания и техническим сырьем, но и биореактором для производства компонентов ценнейших антимикробных лекарств — альтернативы традиционным антибиотикам. Это доказали ученые Института биофизики и клеточной инженерии Национальной академии наук Беларуси, получившие генетически модифицированные растения, несущие в себе часть генома гигантского шелкопряда и медоносной пчелы. Государственной программой «Инновационные биотехнологии», в рамках которой ведутся исследования, предусмотрено в 2011 году получить десятки устойчивых линий трансгенных растений и завершить разработку методов выделения препарата из клубней. По замыслу, следующим шагом должно стать получение отечественного «медицинского» сорта картофеля и проведение опытов по использованию необычного сырья в фармакологии.
Возможно, человек на самом деле — вершина природы, но «меньшие братья» кое в чем вполне могут дать ему фору. Например, насекомые. Не имея развитой иммунной системы высших живых существ, основанной на выработке лимфоцитами антител и активации фагоцитов — клеток, поглощающих все, что представляет угрозу для организма, они все же умудряются успешно бороться с бактериями, микробами, грибами и вирусами. Делают они это с помощью особых коротких белков — антимикробных пептидов, которые, впрочем, есть и у человека в качестве дополнительного средства защиты. Но у насекомых подобные белки гораздо активнее и действуют мгновенно, так как другой линии обороны от патогенных микроорганизмов у них нет и надеяться им больше не на что. В отличие от антибиотиков, которые повреждают отдельные механизмы микробов и тем самым дают шанс некоторым из них выжить, мутировать и приобрести устойчивость к конкретному лекарству, пептиды «пленных не берут», а потому и приспособиться к ним невозможно.
С тех пор как 30 лет назад это стало известно, ученые не прекращают попыток выделить чудодейственные белки насекомых и получить на их основе антимикробные препараты. Кроме шелкопряда и пчел, источником пептидов стали пауки, осы, скорпионы, мушки-дрозофилы, а также змеи, лягушки и другие существа. Правда, выход действующего вещества из животного сырья был и остается ничтожно малым. Поэтому новые лекарства, если дело вообще доходило до их производства, оставались редкими и стоили баснословно дорого. И хотя сейчас стоимость грамма антимикробных пептидов удалось снизить до 50—100 долларов, что уже терпимо, такое средство все равно многим не по карману.
Известен и другой путь — химический синтез. Но попытки ученых многих стран выстроить аналог естественной структуры пептидов пока успешными назвать нельзя, так как механизм действия этих белков до сих пор не понятен. Да и практика показывает, что цена скопированного у природы биохимического соединения также не может быть низкой. Вот почему наука избрала в качестве средства достижения цели генную инженерию. Ведь если извлечь у насекомого участок ДНК, отвечающий за синтез антимикробных пептидов, и встроить их в геном растения, которое на полях собирают тоннами, то наработку препарата можно будет вести в промышленных масштабах. Получая 1 миллиграмм антимикробных пептидов из 10 килограммов биомассы, что вполне реально, можно на порядок снизить затраты по сравнению с химическим синтезом. По мнению специалистов, в качестве такого биореактора в наших широтах лучше всего подходит картофель. На этом варианте и остановились.
— Мы экспериментировали с сортами белорусской селекции «одиссей», «ветразь» и «скарб», на базе которых уже получили 100 устойчивых линий трансгенных растений, — говорит руководитель группы геномики растений лаборатории молекулярной биологии клетки кандидат биологических наук Тамара Гапеева. — Пока мы убедились, что чужеродные гены включились в геном на уровне ДНК и работают, производя РНК. Теперь остается проследить, как из этой РНК образуется белок, то есть антимикробный пептид, и выделить его. Полученные растения послужат исходным материалом при создании сортов, способных быть не только биореакторами для выработки антимикробных пептидов, но и предназначенных для более широкого использования. Ведь, наделив их систему защиты дополнительными возможностями, мы намного повысили устойчивость растений к бактериальному и грибному воздействию, и это успешно продемонстрировали лабораторные опыты. Надо полагать, что и урожай более защищенного картофеля будет выше, что в свое время, как мы уверены, должны показать полевые опыты. Кстати, предвидя реакцию противников генетически модифицированной продукции, хочу подчеркнуть, что все работы ведутся в соответствии с принятыми в 2006 году в республике нормами безопасности в области генно-инженерной деятельности. Сейчас создаются специальные полигоны, где можно будет выращивать трансгенные растения, не опасаясь, что они попадут в природу раньше, чем пройдут всестороннюю проверку. Пока же мы вынуждены работать только в лабораторных условиях, в специально оборудованных боксах.
Разумеется, меры предосторожности принимаются самые жесткие, и последующие проверки безопасности состоятся в полном объеме. Тем не менее ученые убеждены, что антимикробные пептиды насекомых, независимо от того, во что они «упакованы», в принципе, не могут причинить вреда человеку, так как избирательно действуют только на клеточные мембраны микробов. Пептиды мгновенно разрушаются, попав в организм человека с пищей или при инъекции, и эффективно борются с патогенами только на кожных покровах и слизистых оболочках. Поэтому, кстати, они и не смогут заменить весь спектр антибиотиков, а заменят только те из них, которые используются при лечении кожных, урологических, гинекологических, легочных и некоторых других заболеваний.
Если же говорить о возможных негативных эффектах, то теоретически медики не исключают лишь аллергическую реакцию. Однако опыт работы с такими пептидами в других странах говорит, что у подавляющего большинства используемых сегодня лекарств, в том числе антибиотиков, такое побочное действие гораздо более выражено.
Достигнув удивительного научного результата, восхитившего куда более серьезно обеспеченных зарубежных коллег, наши ученые не питают иллюзий, что их трансгенный картофель позволит наладить выпуск антимикробных препаратов уже в ближайшие годы или что он через несколько лет совершит переворот в картофелеводстве. Работа эта трудоемкая, время для ее реализации — не лучшее. И чтобы увидеть ее плоды, нужно набраться терпения.
