Зелените клетъчни фабрики

Андрей Марчев е доцент към Института по микробиология „Стефан Ангелов“ при Българската академия на науките. От месец април 2024 г. е ръководител на лаборатория „Еукариотна клетъчна биология“, която е нова за Института. Неин основен фокус са проучванията върху метаболити, продуцирани от различни еукариотни организми.

Основните научни интереси на доц. Марчев са свързани с лечебните растения,

в това число редки и застрашени български видове, като например Rhodiola rosea L (златен корен), което е може би едно от най-популярните растения с адаптогенни свойства и в същото време все още недостатъчно проучено по отношение на други важни за хората лечебни свойства. С това растение той работи от 2016 година.

Проучванията му са свързани, от една страна, с изследване на фитохимичната характеристика на растенията и тяхната биологична активност.

По отношение на фитохимичната характеристика основната цел е да се изследва съставът на комплексни растителни екстракти и да се идентифицират основните молекули с растителен произход, които могат да обяснят биологичната активност на съответния растителен екстракт – т.е., че те имат основен принос за изследваната активност. Биологичната активност се определя чрез третиране с растителен екстракт или чисто вещество след предварително индуциране симптомите на определено заболяване в различни инвитро клетъчни модели. Това може да стане например чрез стимулиране със сигнални молекули, които предизвикват активиране на възпалителни процеси. В партньорство с колегите от Департамента по имунология към Института по микробиология екипът работи и с инвиво модели, най-вече подходящи миши модели, в това число хуманизирани модели на артрит, диабет, лупус, алергия, рак и други, с които в департамент „Имунология“ разполагат.

„Друг аспект на моята работа са растителните инвитро системи, така наречените „зелени клетъчни фабрики“.

Това е концепция, която се основава на използването на живи клетки, в случая растителни клетки в ролята им на „биофабрики“ с цел получаване на ценни биологично активни вещества по устойчив начин. Растителните инвитро системи са различни недиференцирани (калусни и суспензионни култури), тъканови или органови култури (напр. трансформирани корени или shoot-тип култури), които се получават в лабораторни условия. Те дават възможност за разработването на устойчива биотехнологична платформа като алтернативен подход за получаването на биологично активни вещества, подобни на тези, които се съдържат в растенията – казва доц. Марчев. – Тук мога да спомена някои основни техни предимства. Едното е, че веднъж получени, тези растителни инвитро системи вече не изискват използването на растенията от техните естествени обитания и също така се намаляват вариациите в добива на вторичните метаболити.“

Обикновено при използването на диво растящи или култивирани растения добивите на метаболитите са ниски.

А освен това самите добиви варират в широки граници в зависимост от географски и климатични особености. Наред с това много растения са застрашени и включени в Червената книга на Република България и дори са забранени за промишлено използване. Ето защо растителните инвитро системи могат да бъдат решение и на такива екологични проблеми като например съхраняване на даден растителен вид и неговото естествено местообитание.

Друго предимство на растителните инвитро системи е, че тяхното култивиране не зависи от природните условия и сезонността на растителните суровини.

Това предоставя възможност за целогодишното им култивиране и съответно получаване на суровина –  например екстракт, обогатен с желаните метаболити, или едно изолирано вещество от интерес. Чрез използването на растителните инвитро системи тези целеви метаболити се получават за много по-кратко време, сведено до няколко дни. За сравнение с цялото растение, то обикновено има нужда от няколко години, за да стигне своя максимум на биосинтез на същите вещества.

„Не на последно място, самото култивиране на инвитро системите в контролирани условия ни дава възможност този процес да бъде мащабиран, за да се повиши добивът на  суровината, на която съответно може по-нататък да намерим приложение в различни индустрии, например хранителната, козметичната и т.н., в зависимост от биологичната активност на получения екстракт или вещество съответно.“

Доц. Марчев разказва и за един актуален проект, който ръководи в момента,

базиран на тези научни интереси. Проектът е финансиран по Механизма за възстановяване и устойчивост за изпълнение на инвестиция C2I2 „Повишаване на иновационния капацитет на Българската академия на науките (БАН) в сферата на зелените и цифровите технологии“, Следващо поколение ЕС (NextGenerationEU). Темата на проекта е „Зелените клетъчни фабрики“ като устойчива биотехнологична платформа за получаване на биоактивни продукти с благотворно действие“ (GREENWEALTH). В този проект е ангажиран подходящ екип от опитни и млади изследователи към Института по микробиология от лаборатория „Еукариотна клетъчна биология“ и департамент „Имунология“.

„Колегите от департамент „Имунология“ представляват няколко различни лаборатории – уточнява доц. Марчев. – Екипът по проекта е така подбран, че да има необходимия опит в областта на химията на природните молекули, инициирането на растителни инвитро системи с цел биосинтез на ценни растителни вторични метаболити, както и разработването на съответно хуманизирани модели на артрит в случая.“

Основната цел е разработването на технология

за получаването на стандартизиран екстракт на базата на растителни инвитро системи с потенциално антиревматоидно действие, както и демонстриране приложимостта на получения екстракт в производството на хранителни добавки.

„Надяваме се нашата разработка да намери приложение в биотехнологичната, хранителната и фармацевтичната промишленост – казва ученият. – Тя е адресирана преди всичко към хора със симптоми на ревматоиден артрит, което би ги насърчило евентуално да включат повече медицински растения и хранителни добавки към своята, да я наречем, противовъзпалителна диета.“

Резултатите от изследванията ще бъдат публикувани, за да стигне тази информация до повече хора. А в случая със споменатия проект основната цел е създаването на патент за самата технология, което е един от индикаторите, заложени при изпълнението на проекта.

Свързани статии:

Учени създадоха бактериален препарат с пестицидно действие Първи находки на панцерни щуки у нас Вода ще газим, жадни ще ходим От олово в злато за миг