Биологи МГУ: Морские губки могут стать новым стратегическим сырьём

Морская губка Aplysina, Карибское море, глубина 20 м. Фото: Вячеслав Иваненко.

Сотрудники кафедры зоологии беспозвоночных биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова в составе международной коллаборации учёных обнаружили в скелете морской губки отряда Poecilosclerida хитиновую основу. Трехмерные хитиновые матрицы, выделяемые из морских губок, находят все более широкое применение, а том числе и в клеточной инженерии, а также при изучении стволовых клеток и хрящевой ткани. Результататы работы опубликованы в престижном научном журнале Marine Drugs.

Внимание ученых, занимающихся морской фармацевтикой, биотехнологиями и биоматериаловедением в последнее время приковано к морским беспозвоночным — губкам (тип Porifera). Морские губки относятся к многоклеточным организмам, возникшим на нашей планете еще в докембрийский период, которые выжили и мало изменились за более чем 600 миллионов лет. Возможно эволюционная консервативность этих организмов обусловлена уникальными механизмами биохимической защиты.

На сегодняшний день достоверно установлено, что трехмерные пористые скелеты многих губок имеют хитиновую основу. Хитин — структурный полисахарид, встречающийся у грибов, моллюсков, червей, ракообразных и других членистоногих. Однако хитин также и лакомый источник углерода для морских бактерий. Исследования показали, что некоторые губки, такие как веронгиидные (отряд Verongiida, класс Demospongiae), достигающие в высоту более одного метра (см. фото), сумели выработать механизм синтеза биологически активных веществ — производных бромотирозинов, образуемых специфическими клетками, защищающими хитиновый скелет от микроорганизмов. Производные бромотирозинов известны своими антибактериальными, антивирусными, цитотоксичными и противовоспалительными свойствами.

Губки производят до 20 разновидностей бромотирозинов одновременно, что, возможно, и позволило им сохраниться в течение сотен миллионов лет. Исследование, проведенное под руководством профессора Германа Эрлиха, показало способность производного бромотирозина, известного как Aeroplysinin, проявлять и антиметастазную активность. Таким образом, морские губки, культивирование которых удалось наладить пока только в Черногории, обладают большим потенциалом для современного биоматериаловедения и морской фармацевтики. Цена одного миллиграмма противоракового производного бромотирозина сегодня достигает нескольких сотен евро. Таким образом, губки представляют собой новый, восполняемый ресурс как биоматериалов (трехмерных хитиновых матриц), так и высокоэффективных биологически активных соединений (производных бромотирозинов). Можно ожидать, что фармацевтика со временем сможет перейти на безотходное производство производных бромотирозинов на основе именно морских губок.

«Опубликованная статья — одна из цикла опубликованных и сданных в печать работ. Биоматериаловедение и фармацевтика на основе морских беспозвоночных — бурно развивающиеся междисциплинарные научные направление. Эти исследования требуют привлечения современной приборной базы, а также участия морских биологов, умеющих работать с необычными животными. При соблюдении этих условий возможности для поисковых исследований могут оказаться почти безграничными», — прокомментировал открытие один из авторов исследования Вячеслав Иваненко, ведущий научный сотрудник кафедры зоологии беспозвоночных биологического факультета МГУ.

В исследовании принимали участие сотрудники Познаньского технического университета (Польша), Университета короля Абдул-Азиза (Саудовская Аравия), Университета Суэцкого канала (Египет), Лейбницкого института полимерных исследований в Дрездене (Германия), Института океанологии имени П.П. Широва РАН (Москва), Дрезденского технического университета (Германия) и Технического университета «Фрайбергская горная академия» (Германия).