Глава 25. Биотехнологические продукты

минеральные соли. Это очень значимый путь производства гиалуроновой кислоты с помощью которого стало возможным обеспечить растущие потребности медицины, пищевой и косметической промышленности. Микробиологический синтез не зависит от стабильности поставок животного сырья, сам процесс выделения гиалуроновой кислоты значительно проще, поскольку ее не нужно очищать от белков и родственных гликозаминогликанов. Готовый продукт получается более стабильным, легче стандар­ тизуется. Важно, что гиалуроновая кислота, полученная путем микробного синтеза, по своим физико-химическим характеристикам соответствует человеческой и может быть с успехом использована и в эстетической медицине и в фармакологии. Несколько поз­ же был создан генно-инженерный продуцент на основе безвредной почвенной бак­ терии ВасШиз зиЬИНз. Гиалуроновая кислота, выделяемая такой измененной бактери­ ей, также свободна от потенциальных загрязнений токсинами и абсолютно безопасна.

Клеточные технологии: стволовые клетки растений

Уникальная способность растений восстанавливать себя из мельчайших фрагментов обеспечивается так называемыми инициальными клетками, образующими особую ткань растений - меристему. Клетки меристемы сосредоточены в почках, молодых корешках и проростках. Они сохраняют физиологическую активность и способность к неограниченному делению на протяжении всей жизни растения.

Стволовая клетка - это недифференцированная клетка, способная к самообнов­ лению и дифференцировке в специализированные клетки. Растительные стволо­ вые клетки локализованы в меристематических тканях, поэтому их также называют меристемальными. Различают апикальные, интеркалярные, латеральные, раневые меристемы побега и корня. В растениях очень мало таких клеток, они собраны в опре­ деленных зонах, чаще всего, почках и кончиках корней и корневищ. Результат их де­ ятельности - формирование новых тканей и органов, рост стеблей и корней, зажив­ ление повреждений.

Механизм действия растительных стволовых клеток основан на:

1.Специфичном процессе деления: каждая меристемальная клетка делится на две, при этом одна из них в дальнейшем вступает на путь дифференциации (базаль­ ная клетка у растений), а другая остается унипотентной стволовой (апикальная клетка

урастений). Из растительных стволовых клеток в определенных условиях может раз­ виться любая клетка организма (явление тотипотентности). Теоретически стволовая клетка способна делиться бесчисленное количество раз, но в действительности это не нужно и даже вредно для организма, поэтому деление стволовых клеток нуждается

врегуляции. Специальные системы регуляции имеются как у животных, так и расти­ тельных стволовых клеток.

2.Высокая концентрация активных защитных веществ, обусловленная макси­ мальной подверженностью «проростков» стрессу, вызванному окружающей средой.

Существенное отличие растительных стволовых клеток от животных в том, что клетки меристемы тотипотентны, то есть обладают всеми потенциями будущего рас­ тения и способны дифференцироваться в любую из его клеток. А у животных и чело­

313

https://t.me/medicina_free

века тотипотентностью обладают только клетки эмбриона, да и то - лишь во время нескольких первых делений зиготы. Затем это свойство прогрессивно утрачивается, и после рождения в организме человека остаются в лучшем случае мультипотентные (например, кроветворные) стволовые клетки, которые могут дать начало только нескольким типам специализированных клеток.

Биохимические особенности стволовых клеток растений

Есть данные, что недифференцированные ткани растения по своему метаболизму значительно отличаются от зрелых. Их биохимический профиль «заточен» на обеспе­ чение сохранности генетической информации и синхронизацию процессов деления клеток, а биосинтез многих вторичных метаболитов сильно подавлен.

В стволовых клетках отмечается высокая концентрация активных веществ - жирных, нуклеиновых и аминокислот, витаминов и кофакторов, ферментов проли­ ферации и антиоксидантной защиты, энергоемких соединений и компонентов ды­ хательных систем, фитогормонов. К настоящему времени открыты и описаны целые классы этих веществ-регуляторов: ауксины, гиббереллины, цитокины, брассинолиды, жасмонаты, полиамины, стриголактоны, пептидные гормоны. Эти соединения влия­ ют на рост, развитие и дифференциацию растительных клеток и тканей, помогают им противостоять стрессам, замедляют старение.

Стволовые клетки растений производят большое количество рибонуклеиновых кислот (РНК). Причем в меристеме их гораздо больше, чем в каллусе. Считается, что эти небольшие молекулы, участвуя в процессах так называемой РНК-интерференции, обеспечивают коммуникацию стволовых клеток, синхронизируют их функционирова­ ние, определяют мозаику дифференциальной активности генов. Кстати, одна из функ­ ций ауксинов - активация РНК-полимераз - как раз и приводит к увеличению синтеза РНК в стволовых клетках.

Активные вещества стволовых клеток

Многие молекулярные участники и регуляторы процессов роста и жизнеобеспе­ чения у растений и человека имеют сходное строение и даже выполняют одинаковые функции. Получены данные об удивительном сходстве метаболизма стероидов у че­ ловека и растений. Оказалось, что реакции биосинтеза стероидов у этих, казалось бы, столь различных организмов настолько близки, что растительные ферменты (анало­ ги человеческой 5-альфа-редуктазы) с легкостью обеспечивают взаимопревращения человеческих гормонов, а гомогенат простаты человека конвертирует растительные стероиды точно так же, как это происходит у растений. Это крайне важное наблюде­ ние, поскольку стероиды играют ключевую роль во многих процессах метаболизма человека и особенно в возрастных изменениях.

Оказалось, что многие вещества, известные как фитогормоны, не только способ­ ны влиять на метаболические процессы, происходящие в организме человека, но и образуются в нем. Так, абсцизовая кислота у растений выполняет фундаментальную физиологическую функцию адаптации к абиотическому стрессу. Недавно было обна­ ружено, что абсцизовая кислота синтезируется и экскретируется и человеческими

314

https://t.me/medicina_free

Глава 25. Биотехнологические продукты

гранулоцитами и панкреатическими р-клетками, стимулирует дифференциацию ме­ зенхимальных и гемопоэтических стволовых клеток. В стволовых клетках растений найдены также антиоксиданты супероксиддисмутаза, глутатионпероксидаза, ката­ лаза; компоненты системы цитохрома, которые в человеческом организме обеспечи­ вают клеточное дыхание; С-белки, митоген-активируемые протеинкиназы (МАРК) и другие участники сигнальных путей, определяющих жизненный цикл человеческих клеток; белки теплового шока.

Технология получения экстрактов

Вначале на кусочке растительной ткани, который называют эксплантом, делают надрез. В месте повреждения клетки начинают делиться и образуют бесцветную клеточную массу - каллус. Это особая ткань, клетки которой обладают некоторыми признаками стволовых. Затем каллус помещают в особые жидкие среды, содержащие питательные вещества, стимуляторы, антибиотики, и наращивают биомассу. Технология получения выстраивается так, чтобы физиологически направить клетки на производство определенных заданных веществ, участвующих в защитном ответе растения на воздействие окружающей среды, физический и биологический стресс. Только культивируя растительные стволовые клетки т у /'Гго в защищенных и контролируемых условиях можно добиваеться производства этих веществ со значительной биологической активностью. Завершает цикл гомогенизация клеток, экстракция и стабилизация необходимых компонентов. Основное преимущество биотехнологического пути - это возможность получения большого количества стандартизованного экстракта недифференцированных тканей растения.

Основная проблема метода в том, что вне организма рост каллусных клеток про­ исходит «анархично», неорганизованно, асинхронно Ткань растет медленно, селек­ тивные вещества действуют на клетки неравноценно, в процессе культивирования они постепенно теряют способность к регенерации. Каллусные клетки в культуре гетерогенны не только по возрасту, но и генетически - число и «качество» хромосом в них может сильно различаться. Это значит, что каллус (в отличие от меристем) - генетически нестабильная система. Метаболически клетки каллуса тоже отличаются как от истинных стволовых, так и от специализированных клеток растений.

Для получения растительных стволовых клеток высокой чистоты, функциональ­ ности и активности, необходимо использование строго контролируемых условий, современных знаний на основе длительных исследований и испытаний. Для каждого вида растений необходимо подбирать свои, особые условия культивирования. Это за­ медляет работу по созданию «библиотеки» культур недифференцированных клеток растений и делает конечный продукт достаточно дорогим.

Стволовые клетки растений в косметике

Уже доказано, что экстракты меристем позволяют откорректировать многие сдви­ ги, сопровождающие старение организма, осуществить тонкую «настройку» метабо­ лизма, провести клеточную детоксикацию и репарацию поврежденных компонентов, обеспечить адекватное развитие стрессовых реакций.

315

https://t.me/medicina_free

Первые стандартизированные экстракты недифференцированных растительных тканей, позволяющие обеспечить воспроизводимость результатов научных экспери­ ментов, появились совсем недавно, в 2008 году. Одновременно появились первые данные, демонстрирующие прямое действие этих экстрактов на стволовые клет­ ки человека. Оказалось, что экстракт каллуса одного из видов яблони увеличивает пролиферативную активность стволовых клеток, выделенных из пуповинной крови человека, а также защищает их от повреждения ультрафиолетом. В модели преждев­ ременного старения фибробластов (клеток с чертами неполной дифференцировки) показано, что экстракт яблони восстанавливает снижающуюся при старении актив­ ность генов, важных для поддержания клеточной пролиферации и обеспечения кле­ точного роста. При нанесении этого же экстракта на кожу, после 4-х недель примене­ ния зарегистрировано уменьшение глубины мелких морщин на 15%.

Косметические концерны мгновенно выпустили на рынок целые линейки про­ дуктов, содержащих экстракты недифференцированных растительных тканей и пред­ назначенных для коррекции возрастных изменений кожи. Первой появилась линия средств на основе стволовых клеток из яблока сорта Шш/ег 5раХ!аиЬег, отличающе­ гося повышенной устойчивостью к окружающей среде. Сейчас экстракты стволовых клеток становятся уже достаточно обычным косметическим сырьем и сырьевыми компаниями предлагаются десятки версий из различных растений. Но стоит обра­ тить внимание на и наличие у поставщика таких экстрактов доказательной базы по эффективности. Как правило, таким досье обладают только серьезные компании.

Растительные стволовые клетки можно использовать как активные биостимулято­ ры клеток человека. Эффект связан с наличием в них факторов роста, регулирующих деление, рост и обмен веществ. Показано, что растительные факторы роста активизи­ руют деление клеток базального слоя эпидермиса, что способствует более активному обновлению эпидермиса, стимулируют синтез фибробластами основных структурных белков дермы - коллагена, эластина, обеспечивающих упругость кожи, стимулируют синтез гликозаминогликанов, составляющих основу гелеобразного межклеточного вещества и обладающих способностью связывать и удерживать воду. Таким образом, препараты растительных стволовых клеток могут предохранять кожу от истончения, обезвоживания и образования морщин.

Основные преимущества использования в косметике экстрактов растительных стволовых клеток, полученных биотехнологическими методами:

-безопасность ингредиентов. В силу того, что используется только кусочек ткани из точки роста, а в дальнейшем рост культуры клеток происходит в чистых условиях, исключено содержание пестицидов и других отравляющих веществ в сырье; гаранти­ руется полная стерильность продукта;

-доступность и стабильность поставок сырья. Не существует зависимости от се­ зонных, климатических и географических условий;

-становится доступным даже сырье из самых редких растений. При этом не на­ носится никакого урона генофонду редких растений;

-технология гарантирует экологическую чистоту и стандарт продуктов поскольку концентрация активных веществ контролируема.

316

https://t.me/medicina_free

Н с ВАКом

Компания ПРОТЕС 5.А.11. (Испания) на основе природных соединений, полученных из морской воды из различных регионов земного шара, используя их способность адаптироваться к климатическим условиям, создает морские биотехнологические активные ингредиенты с доказанной эффективностью.

БРАЙЛЕТТЕ морской ингредиент / ВК1СН1.ЕТТЕ™ таппе тдгесНеШ - «Шаг за шагом к идеальному тону кожи».

Обеспечивает комплексный контроль за пигментацией кожи, способствуя ее осветлению и выравниванию тона за счет уменьшения контрастности и размера гиперпигментированных участков. МО: ВШу1епе <Б1усо1,Ма*ег, Р1апкюп ЕхТгасТ.

АЙДЕЯИН морской ингредиент / ЕУ ЕР ЕШ Е™ таппе шдгесПеШ - «Выразительный взгляд в одно прикосновение».

Обеспечивает всесторонний уход за кожей вокруг глаз, решает три основные проблемы этой области: мешки, темные круги и морщины. 1ЫС1: ВШу1епе СЫусо1,ХЛ/а^ег, Р1апк*оп Ех1гас(.

МАТМАРИН морской ингредиент / МАТМАК1МЕ™ Ыие тдгесНеШ - «Жирная кожа под контролем».

Помогает улучшить внешний вид жирной и комбинированной кожи, сокращая поры и жирный блеск, обеспечивая мгновенный матирующий эффект, который сохраняется втечение всего дня при применении в составе ВВ крема. 1ЫС1:Ма*ег, Рзеис1оа11еготопа5 РегтеШ Ех*гас*, БосПит 5аПсу1а1е.

АКТИДЖИМ морской ингредиент / АСТ1СУМ™ таппе шдгесНеШ - «Ваш секретный персональный тренер»

Имитирует эффект тренировок на выносливость за счет увеличения высвобождения адипонектина и повышения активности митохондрий. Благодаря чему ингредиент способствует улучшению контуров тела и прекрасно дополнит эффект от физических упражнений. 1ЫС1: С1усепп, \Л/а*ег, ВасП1и5/5оуЬеап РегтеШ Ех1гас1.

АНТАРКТИЦИН морской ингредиент/ АМТАРСТЮМЕ® таппе шдгесПеШ - «Идеальная кожа родом из Антарктики»

Гликопротеин с криопротекторными свойствами и реструктурирующим действием, который защищает кожу от сухости и способствует когезии и регенерации, сокращая глубину морщин и усиливая заживляющие процессы. 1ЫС1: УУаХег, РзеидоаКегогпопаз РегтеШ Ех1гас1, БаПсуПс Ас1с1, БосКит Нус1гох1с1е.

ГИАДИЗИН морской ингредиент / НУА0151ЫЕ® таппе шдгесКеШ - «Заполняет морщины и разглаживает кожу»

Экзополисахарид, полученный с помощью биотехнологии путем ферментации из морских бактерий штамма Р$еис1оа11:еготопа$ $р. Богат тем же моносахаридом (глюкуроновой кислотой), что и гиалуроновая кислота, с высоким влагоудерживающим потенциалом и обладает схожим, но более

https://t.me/medicina_free