В природе существует огромный мир, невидимый человеческому глазу, но потенциально имеющий большое значение для медицины и фармацевтики. К числу таких микроорганизмов относятся эндофитные грибы, обитающие внутри растений. Они живут в тесной связи с растительным организмом и всё больше привлекают внимание учёных благодаря своей способности вырабатывать различные биологически активные вещества.

Доктор биологических наук Фарход Эшбоев в ходе научной стажировки в Венгерском университете «Дебрецен» глубоко исследовал эти микроорганизмы. Основной целью стало выявление среди эндофитных грибов, связанных с лекарственными растениями, произрастающими в естественных условиях в Узбекистане, перспективных штаммов, которые могут стать источником новых биологически активных веществ.

Исследование не ограничивалось простым наблюдением: сначала грибы были идентифицированы на молекулярном уровне, после чего комплексно изучались их геномы, продуцируемые ими вещества и биологическая активность. Таким образом, поэтапно анализировался весь процесс — от определения видовой принадлежности микроорганизма до выявления производимых им веществ и их биологического воздействия.

На начальном этапе исследования 60 грибных изолятов были молекулярно идентифицированы методом ITS-Sanger-секвенирования. Проще говоря, был изучен своеобразный «генетический паспорт» каждого гриба. Это позволило определить их вид, различить между собой и отобрать наиболее перспективные образцы для дальнейших исследований.

На следующем этапе геномы 2 перспективных штаммов грибов с высокой биологической активностью были секвенированы и проанализированы с использованием биоинформатических методов. Изучая геном, учёные стремились определить не только генетические особенности грибов, но и их потенциальную способность синтезировать биологически активные вторичные метаболиты. В частности, были проанализированы функциональные гены и генетические механизмы, которые могут участвовать в биосинтезе полезных веществ.

Значимость такого подхода заключается в том, что он предлагает более точный путь поиска новых природных соединений по сравнению со случайным методом. Иными словами, на основе генетических данных учёные получают возможность заранее оценить, какие штаммы грибов являются наиболее перспективными.

В исследовании отдельное внимание также было уделено веществам, производимым грибами. Были изучены метаболомные профили 10 штаммов грибов, а состав вторичных метаболитов, которые они образуют, проанализирован с использованием современных аналитических технологий, в том числе LC-MS/MS и хроматографических методов.

Метаболомный анализ условно можно представить как изучение «химического следа» гриба. Если геном показывает, что гриб потенциально способен производить, то метаболомный анализ помогает определить, какие вещества фактически образуются. Поэтому совместное изучение геномных и метаболомных данных ещё больше повышает научную ценность исследования.

Ещё одним важным направлением стало изучение противораковой активности эндофитных грибов. Всего 14 грибных экстрактов были протестированы in vitro на клетках рака молочной железы MCF-7. В результате исследования были выявлены перспективные биоактивные экстракты, оказавшие значительное воздействие на раковые клетки.

Разумеется, эти результаты нельзя оценивать как создание готового лекарственного препарата. На данном этапе речь идёт о перспективной биологической активности, выявленной в лабораторных условиях. Однако полученные результаты показывают, что некоторые эндофитные грибы могут содержать интересные вещества, перспективные для поиска и изучения новых биологически активных соединений в будущем.

Значение исследования не ограничивается только противораковым направлением. Некоторые метаболиты, вырабатываемые эндофитными грибами, в будущем могут стать основой для создания биологически активных веществ, которые потенциально могут применяться при лечении воспалительных заболеваний, сахарного диабета и других болезней. Для этого, безусловно, на следующих этапах необходимо глубоко изучить свойства, безопасность и механизмы действия этих соединений.

Исследование также показало ещё один важный аспект: эндофитные грибы, связанные с лекарственными растениями, произрастающими в естественных условиях в Узбекистане, пока изучены недостаточно. Это означает, что в природе нашей страны существует значительный биологический ресурс, который может быть использован для новых научных открытий, но пока не изучен в полной мере.

Речь идёт не только об исследовании самих растений. Микроорганизмы, живущие вместе с растениями, также могут быть источниками новых биологически активных веществ. Глубокое изучение их генома, метаболома и биологических свойств может открыть новые возможности для фармацевтики и биотехнологии.

Научная стажировка Фархода Эшбоева в Венгрии важна именно с этой точки зрения. Использование современных геномных, метаболомных и биологических методов исследования в международной научной лаборатории позволило создать практический опыт и научную основу для изучения природных биологических ресурсов Узбекистана с использованием новых подходов.

Сегодня перспективные штаммы грибов, выявленные в лаборатории, ещё не являются лекарственным препаратом. Однако новые данные об их генетических особенностях, производимых веществах и биологической активности могут стать важной основой для дальнейших исследований. Самое главное, эти исследования показывают, что каждый организм в природе, даже невидимый глазу микроорганизм, может стать источником новых возможностей для здоровья человека и фармацевтики.

Поиск новых лекарственных препаратов иногда начинается не в больших лабораториях, а в маленьком и невидимом мире природы.

Для справки: данная научная стажировка была профинансирована Фондом финансирования науки и поддержки инноваций.