Из вторичных метаболитов в России, Японии и других странах получены противоопухолевые алкалоиды, шиконин из воробейника аптечного, убихинон Q-10 из табака, гипотензивные средства из барвинка розового, стимуляторы из женьшеня и т.п.
В России производство культуры ткани женьшеня («Биоженьшеня») осуществляется на биотехнологических заводах. Экстракт, получаемый из биомассы женьшеня, используется в качестве биологически активной добавки к кремам, лосьонам, а в пищевой промышленности – для приготовления тонизирующих напитков. Получено разрешение Фармакологического комитета при МЗ РФ на применение настойки из биоженьшеня, аналогичной по действию препаратам из нативного корня женьшеня. Для получения ценного противоаремического препарата аймалина на ХПХФО «Здоровье» (г. Харьков) организовано опытное производство биомассы культуры Rauwolfia serpentina.
Производство лекарственных субстанций из растений может быть осуществлено тремя конкурентоспособными методиками:
1) выращиванием растений, которые культивируются на опытном поле;
2) выращиванием каллусных культур тканей высших растений и тканевых культур низших растений;
3) культивированием микроорганизмов.
Конкурентоспособность традиционных и биотехнологических методик получения биологически активных примесей:
| Методика выращивания растительной биомасссы | Время роста | Методика выращивания животных тканей | Время роста |
| Выращивание растения на опытном поле | 1 – 6 мес. и более | Традиционный способ разведения животных | 1 – 9 мес. и более |
| Выращивание каллусных и меристематических клеточных культур | 7 – 14 дней | Выращивание культуры клеток ткани на твердой питательной среде | 7 – 10 дней |
| Культивирование микроорганизмов | 1 – 3 дня | Культивирование микроорганизмов | 1 – 3 дня |
Наиболее экономически выгодны вторая и третья методики, т.к. реализуются в аппаратах, характеризующихся высокой производительностью и отличающиеся друг от друга только скоростью роста.
Самой низкой конкурентоспособностью обладает методика выращивания растений на опытном поле, и соответственно, самой высокой конкурентоспособностью (из-за большей скорости роста), обладает методика культивирования микроорганизмов. В данном случае существенное значение имеет также то, что микроорганизмы растут быстрее клеток растений и животных и требуют относительно простые и дешевые питательные среды.
В ММИ им. И.М. Сеченова развивается такая отрасль биотехнологии, как использование тканевых культур низших растений с целью получения вторичных метаболитов, таких как фосфолипиды, этерефицированные эссенциальными жирными кислотами и простогландинами групп Е и F; арахидоновую кислоту; простогландины групп Е2 и Е22; антиоксиданты различных классов, таких как витамины, обменные полиолы, сахара, аминокислоты, убихинон Q-10 и др.
Следует отметить, что скорость культивирования низших растений, достигнутая в проводившихся исследованиях, сравнима со скоростью третьей методики, что позволило получать новые дешевые препараты для лечения язвенной болезни ЖКТ и стимуляции регенеративных процессов при кровотечении, кроветворении, ранозаживлении и т.п.
Простогландины.
Простогландины являются клеточными биорегуляторами жизненно важных физиологических функций человеческого организма, таких, как кроветворение, клеточный иммунный ответ, воспроизводство, дыхание и пищеварение, а также создание на их основе новых препаратов.
Простогландины – обширный класс физиологически активных веществ необыкновенно мощного и разнообразного действия.
За последние два десятилетия удалось не только выделить простогландины в чистом виде и расшифровать их структуру, но и разработать методы их синтеза, создать десятки препаратов, многие из которых уже успешно используются в медицине и ветеринарии.
В 1986 г. начат выпуск первого отечественного препарата простогландинов – простенона.
Структура простогландинов включает в себя циклопентановое ядро и боковые цепи.
Простогландины – это производные высших ненасыщенных жирных кислот, в первую очередь арахидоновой. Из арахидоновой кислоты простогландины обычно получают биохимическим способом, с помощью ферментов или химическим путем.
Биосинтетический путь получения простогландинов характеризуется высокими выходами и возможна крупномасштабная реализация данного метода на практике.
Исходным веществом для получения простенона (простогландина Е2) служит арахидоновая кислота, выделенная из природных липидов; в простогландин эта кислота превращается с помощью фермента, добываемого из везикулярных желез барана.
К концу 1976 г. были получены первые лабораторные партии препарата. Около двух лет заняли его фармакологические исследования в Тартурском университете, потом шли клинические испытания, и, наконец, в 1985 г. было получено разрешение МЗ СССР на лечебное применение препарата, а в 1986 г. была передана медикам первая промышленная партия препарата. Действующее вещество изготавливали на опытном заводе института, а Таллинский химико-фармацевтический завод расфасовывали его в ампулы.
Главная область применения простенона – акушерско-гинекологическая практика: эффективно стимулирует родовую деятельность и предотвращает многие серьезные послеродовые осложнения. До сих пор для этих целей применялся гормон гипофиза окситоцин, но он может оказывать неблагоприятное действие на плод, а простогландин такого действия не оказывает и, кроме того, т.е. его эффект более физиологичен: родовые схватки заметно усиливаются, но остаются близкими к естественному характеру.
Природные простогландины очень нестойки и в организме быстро разрушаются, поэтому они используются чаще всего лишь тогда, когда достаточно локального и сравнительно кратковременного воздействия, например, когда речь идет о стимуляции родов, простенон медиков вполне устраивает, но использовать другие его свойства, такие как способность эффективно снижать артериальное давление – обычно не удается, но недавно были получены данные, что при лечении простеноном гипертонии его действие продолжается даже спустя 10 дней после того, когда сам препарат давно уже разрушился, по-видимому, он успевает запустить какие-то другие физиологические механизмы более длительного действия.
Еще один такой особый случай – применение простоциклина, другого препарата из числа природных простогландинов. Это вещество очень сильного действия, оно усиливает сердечные сокращения, улучшает кровоснабжение сердечной мышцы, предотвращает образование тромбов. Простоциклин также быстро разрушается, но это не имеет значение, т.к. его используют в интенсивной терапии, в самых острых ситуациях, когда нужно мгновенное сильное воздействие. Сохранить простоциклин можно при низкой температуре под азотом, но для аптечных условий это очень сложно и дорого.
Предполагается, что в нашей стране будет обеспечиваться широкий фронт изучения новых биорегуляторов, будут создаваться на их основе новые медицинские препараты, а также будут создаваться новые и усовершенствоваться существующие биотехнологические процессы получения БАВ с использованием растительных клеток.
