Иранские ученые использовали в качестве контролируемого биотического элиситора (раздражителя, запускающего защитные реакции) вирус табачной погремушки (TRV), чтобы добывать из тиса ягодного больше паклитаксела — ключевого ингредиента противораковых препаратов. Исследование провела международная группа ученых под руководством Сейеда Али Хоссейни Тафреши из Кашанского университета при участии Мансура Шариати из Исфаханского университета и Мохаммеда Резы Мофида из Исфаханского университета медицинских наук.
Паклитаксел — один из самых эффективных препаратов для онкопоциентов. Его широко используют при лечении рака яичников, молочной железы и легких. Клинический спрос на него остается высоким, однако естественные источники — растения рода Taxus, тис — дают крайне мало этого соединения. Ранее ученые сосредоточились на генной инженерии либо самого тиса, либо гетерологичных хозяев, например, бактерий или дрожжей.
Исследователи использовали гидропонные сеянцы Taxus baccata и два метода введения вируса: агроинфильтрацию — заражение с помощью почвенной бактерии Agrobacterium, несущей вирусную ДНК и нанесение вируса на листья.
Выяснилось, что TRV не вызывает системного заражения растения, то есть вирус не распространяется по всему организму и не встраивается в геном. Также TRV запускает локальную гиперчувствительную реакцию — своеобразный «иммунный ответ», которая не вредит общему здоровью растения. Несмотря на локальный характер защиты, содержание паклитаксела, баккатина III и 10-дезацетилбаккатина III — это ключевые таксоиды-предшественники паклитаксела — значительно повышается в побегах.
Растения не болеют, не отстают в развитии и не подавляют экспрессию генов из-за вируса TRV. Исследователи предлагают использовать управляемую вирусную инфекцию не для инжиниринга самого пути синтеза паклитаксела, а для его временной активации с сохранением здоровья растения. TRV действует как «метаболический выключатель», который можно включать по требованию.
Авторы подчеркивают, что их подход — не альтернатива, а дополнение к существующим методам гетерологичной продукции таксоидов. Однако для стран с ограниченным доступом к сложным биотехнологическим мощностям вирусная элиситация на обычных гидропонных плантациях тиса может оказаться более реалистичным и быстрым решением.
Сейчас необходимы полевые испытания и оптимизация режима инфильтрации для промышленного применения. Однако уже сейчас понятно, что локальная защита и системное метаболическое перепрограммирование — это новый принцип, который может работать не только для таксоидов, но и для других ценных растительных вторичных метаболитов.
Также недавно ученые разработали новые соединения платины для борьбы с раком груди.
