Корень Триптеригиум вилфордии Целастрол производится из корня традиционного лекарственного растения. Триптеригиум вилфордии. 1 кредит
Традиционное китайское лекарственное растение имеет огромный потенциал в качестве препарата для похудения. Однако из-за пресловутой токсичности растения никому до сих пор не удалось его эффективно использовать. Исследователи из Копенгагенского университета не только нашли формулу синтетического производства соединения — они даже нашли простой и экологичный рецепт с использованием обычных дрожжей в качестве основного ингредиента.
В Китае детей учат держаться подальше от этого растения. Растение, лоза бога грома (кит. 雷公藤), получившее в Китае прозвище «Семь шагов к смерти», настолько ядовито, что человек рискует умереть всего через несколько шагов после его употребления.
Но, несмотря на свою смертоносность, лоза бога грома (Триптеригиум вилфордии) скрывает что-то весьма полезное и для нас, людей. В своих корнях растение производит соединение целастрол, химическое вещество, обладающее мощными свойствами против ожирения.
Эксперименты с использованием мышей, получавших диету с высоким содержанием жиров, показали, что мыши, получавшие целастрол, набрали вес на 45% меньше, чем контрольная группа. Эксперименты с человеческими клетками показали аналогичные эффекты.
КАК РАБОТАЕТ ПРЕПАРАТ
Некоторые люди могут есть много, не набирая при этом вес, потому что наш метаболизм знает, когда мы едим много, и выделяет определенные гормоны, которые заставляют нас сжигать больше калорий. Одним из таких гормонов является лептин.
Люди с избыточным весом становятся устойчивыми к лептину из-за перепроизводства гормона, что приводит к воспалению гипоталамуса. В результате организм не получает сигнал. Целастрол повторно повышает чувствительность организма к лептину.
Эффект обусловлен тем, что целастрол реактивирует чувствительность организма к лептину, гормону, к которому люди с избыточным весом становятся устойчивыми. Лептин — один из гормонов, который заставляет организм сжигать больше калорий и тем самым регулировать вес.
Как получить в свои руки «хорошее» вещество без токсичности, которая обычно его сопровождает? Вот в чем вопрос.
«По понятным причинам человек не может просто съесть растение и получить пользу от препарата. Так что же нам делать? Проблема с извлечением целастрола из природного источника заключается в том, что его очень сложно отделить от других токсичных молекул, которыми наполнено растение. До сих пор не существует эффективного метода достижения этой цели», — говорит Сотириос Кампранис, профессор кафедры наук о растениях и окружающей среде.
Юн Чжао и Сотириос Кампранис
Юн Чжао и Сотириос Кампранис с целастролом, полученным в дрожжевых клетках. Фото: Яо-Тао Дуань.
Дрожжи как «суррогатная мать»
Подходя к этой проблеме, исследовательская группа из Департамента наук о растениях и окружающей среде стремилась найти способ производства этого вещества биотехнологическим путем. Под руководством доцента Юн Чжао исследователи первыми нанесли на карту путь со всеми 15 биохимическими этапами, которые проходит растение при образовании целастрола. Эти шаги жизненно важно знать, чтобы воссоздать вещество биосинтетически.
БОГА ГРОМА ВИНА
Растение, лоза бога грома, которое на латыни называется триптеригиум вилфорди, тысячелетиями использовался в традиционной китайской медицине для лечения ревматоидного артрита и в качестве противозачаточного средства.
Растение произрастает в горных районах Южного Китая, где его собирают местные коллекционеры. Таким образом, помимо того, что он чрезвычайно токсичен, его еще и трудно найти.
«Соединение извлекается из корня растения. И растению требуется не менее трех лет, чтобы вырасти достаточно большим, чтобы его можно было собирать. Поэтому для приобретения препарата необходимо принести в жертву целое растение. Так что это ненадежный путь», — отмечает Сотириос Кампранис.
«Мы выяснили, как растение образует целастрол, выяснив все этапы производственного процесса. Это означает, что мы могли бы взять гены и ферменты, производящие это вещество, и поместить их в другой организм, который не производит токсичные вещества. Именно это мы и сделали с дрожжами», — говорит Юн Чжао.
Исследователям удалось произвести синтетический целастрол в резервуаре с обычными дрожжами, которые использовались в качестве организма-хозяина, внутри которого производилось это вещество.
«Представьте, вам просто нужно скормить молекулу целастрола столовым сахаром, и, сделав это, вы получите соединение практически в чистом виде без токсичных соединений, которые в противном случае встречаются с ним в природе. Процесс прост и эффективен – получение конечного продукта занимает всего около недели. И это происходит без токсичных растворителей или катализаторов, которые обычно используются в химическом синтезе. Я считаю, что здесь есть огромный потенциал», — говорит Сотириос Кампранис.
Изолированный целастрол
Изолированный целастрол производства лаборатории Кампраниса. Целастрол представляет собой сложный специализированный метаболит растений красноватого цвета. 1 кредит
Самый экологичный и единственный метод
Сегодня большинство фармацевтических препаратов создается путем синтеза на основе нефтехимических продуктов на основе сырой нефти. А традиционные способы разработки синтетических наркотиков на самом деле даже невозможны, как объясняет Юн Чжао:
«Поскольку молекула целастрола настолько сложна, в настоящее время существуют только очень неэффективные методы химического синтеза, которые неприменимы для крупномасштабного производства. Так что наш метод — это не только «зеленый метод», это еще и единственный реальный метод, который существует».
Исследователи отмечают, что дрожжи широко используются в биотехнологической промышленности, где есть все необходимые ноу-хау и инфраструктура для производства целастрола в больших масштабах.
«Именно поэтому мы решили использовать дрожжи в качестве организма. Пока ученые разрабатывают технологию, важно, чтобы она существовала в форме, полезной для промышленности, где технологию можно будет развивать дальше для создания продуктов, которые могут помочь нам всем», — говорит Сотириос Кампранис.
Следующим шагом будет более тщательное изучение потенциала препарата в лечении ожирения у людей. Исследователи предполагают, что потенциальное лечение можно проводить либо с помощью целастрола, либо в сочетании с другими методами лечения.
«Например, можно представить себе лечение, при котором целастрол сочетается с другими препаратами против ожирения для достижения более сильного эффекта. Потому что чем больше целей в организме будет поражено, тем лучше. Действительно, часто можно увидеть синергетический эффект, когда несколько агентов действуют одновременно. Но здесь, конечно, фармацевтическая промышленность должна взять верх», — говорит Юн Чжао.
Ссылка: «Биосинтез и биотехнологическое производство целастрола, средства против ожирения», Йонг Чжао, Николай Л. Хансен, Яо-Тао Дуан, Мира Прасад, Мохаммед С. Мотавиа, Биргер Л. Мёллер, Ирини Патераки, Дэн Стаерк, Сорен Бак , Карел Миеттинен и Сотириос К. Кампранис, 26 июня 2023 г., Природная химия.
DOI: 10.1038/s41557-023-01245-7
Исследователи, стоящие за исследованием: Йонг Чжао, Николай Л. Хансен, Яо-Тао Дуан, Мира Прасад, Мохаммед С. Мотавиа, Биргер Л. Мёллер, Ирини Патераки, Дэн Стаерк, Сорен Бак, Карел Миеттинен и Сотириос К. Кампранис, все из факультета наук о растениях и окружающей среде и факультета дизайна лекарств и фармакологии Копенгагенского университета.
Копенгагенский университет подал заявку на патент на изобретение и в настоящее время ведет переговоры с потенциальными партнерами о коммерциализации метода.
Проект поддерживается Фондом Ново Нордиск.