Независимо от эффективности артемизинина против малярии и других заболеваний, вызываемых паразитами, и несмотря на его противоопухолевый потенциал, его использование сталкивается с проблемой: низкое содержание, производимое растением, и высокая стоимость его химического синтеза приводят к дефицитному и дорогому лекарству.Теперь международная исследовательская группа под руководством исследователей из Центра исследований сельскохозяйственной геномики (CRAG) и Sequentia Biotech S.L. с помощью генной инженерии удалось получить растения Artemisia annua, которые производят вдвое больше артемизинина. Работа, опубликованная сегодня в The Plant Journal, определяет ген, участвующий в образовании трихом растений и в синтезе терпенов, таких как артемизинин. «Мы обнаружили, что ген AaMYB1 выполняет двойную функцию: он способствует образованию трихомов в листьях и синтезу артемизинина внутри трихом», — объясняет Сорая Пелаз, исследователь ICREA в CRAG и старший автор статьи. «Управляя этим геном, нам удалось вырастить растения, которые содержат гораздо больше артемизинина, чем их аналоги дикого типа», — добавляет она.
Учитывая, что 90% случаев малярии и 92% смертей, вызванных этой болезнью, происходят в странах Африки к югу от Сахары, это открытие может стать важным шагом на пути к снижению затрат на производство такого необходимого лекарства.Завод как фабрика
Это исследование — прекрасный пример передачи знаний. Луис Матиас-Эрнандес, первый автор обсуждаемой работы, начал изучать образование трихом в модельном растении Arabidopsis thaliana, когда он был научным сотрудником группы CRAG под руководством Сорайи Пелаз.
Полученное понимание заставило его подумать, что формированием трихом можно управлять на заводах с промышленным применением. В течение последних двух лет, благодаря контракту с Торресом Кеведо, Луис Матиас-Эрнандес руководил рядом исследований, направленных на получение растений Artemisia, которые производят большое количество артемизинина, на дочерней компании Sequentia Biotech, с которой он продолжает сотрудничать с CRAG.
«Одна из основных целей Sequentia Biotech — производить артемизинин такого же качества, но с меньшими затратами. Наша цель — снизить цену на препарат, чтобы он стал доступным для всех в будущем», — подчеркивает Луис Матиас. Эрнандес. «Мы хотим использовать Artemisia в качестве естественного недорогого завода по производству противомалярийных препаратов, и мы тестируем различные стратегии для этого», — добавляет исследователь.
Помимо артемизининаВ сотрудничестве с Питером Броделиусом, исследователем из Университета Линнея в Швеции, ученые смогли идентифицировать ген AaMYB1 среди множества генов, экспрессируемых в трихомах Artemisia. В CRAG исследователи разработали трансгенные растения, которые сверхэкспрессируют этот ген, и обнаружили, что они накапливают большие дозы артемизинина, чем генетически модифицированные растения.Но расследование пошло дальше.
Чтобы подтвердить роль гена AaMYB1 в формировании трихом растений, исследователи провели поиск похожих генов в модельном растении Arabidopsis thaliana и нашли ген AtMYB61. Когда этот ген был сверхэкспрессирован в модельном растении, он также продуцировал большее количество трихом на его листьях, демонстрируя, что эти гены играют ключевую роль в формировании трихом у эволюционно далеких видов. Сорая Пелаз объясняет, что «помимо его роли в Artemisia, идентификация этого гена также может быть полезна для других растений, трихомы которых производят представляющие интерес вещества». Луис Матиас-Эрнандес добавляет: «Есть много растений, которые производят представляющие интерес вещества в своих трихомах.
Например, ментол и тимол — это терпены, вырабатываемые в трихомах мяты и тимьяна соответственно».