Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: Женьшень-2
Направление НПИ: 4. Космическая биология и биотехнология
Секция КНТС: 1. Космическая биология и физиология
Наименование эксперимента: Изучение возможности повышения биологической активности женьшеня
Цель эксперимента:

Получение и исследование новых высокопродуктивных штаммов растительных клеток с повышенной биологической активностью.

Описание эксперимента:

Объектом исследований являются культуры тканей женьшеня, тиса, стефании и воробейника с целью получения новых продуцентов и генотипов растений с повышенной биологической активностью, изучения особенностей развития клеточной культуры женьшеня в условиях космического полета в целях определения возможности повышения его биологической активности. При культивировании в условиях космического полета вышеуказанных культур изменяются их биологические свойства. Эти изменения зависят от направленности химических реакций, особенностей влагопереноса, а также напряженности и направленности геофизических полей.

На основе полученных данных планируется создание новых лекарственных форм для борьбы с серьезными болезнями (онкология).

При проведении эксперимента используется пенал "Биоэкология".

Новизна эксперимента:

Исследование культур ткани женьшеня, шафрана, стевии и воробейника в нашей стране и за рубежом проводятся впервые. До этого за рубежом в условиях космического полета проводились исследования культур ткани арабидопсиса, гаплопасуса, сои (США) и картофеля (Франция).

Научная аппаратура:

Пенал "Биоэкология"

В пенале размещены 8 туб из полипропилена и регистратор температуры. В тубах располагаются пробирки с биоматериалом. Регистратор температуры предназначен для записей текущей температуры внутри пенала с заданным интервалом времени. После доставки научного оборудования на РС МКС выполняется пассивное экспонирование биообъектов, размещенных в пенале.

Ожидаемые результаты:

Увеличение ростовых и биосинтетических показателей культур после экспонирования в космическом полете позволяет прогнозировать закрепление улучшенных характеристик на земле и в дальнейшем отбор, селекцию новых линий биопродуцентов.

Полученные результаты могут быть внедрены в биотехнологическую промышленность при производстве биопрепаратов на основе культур клеток растений для применения их в пищевой, парфюмерной промышленности, а также в медицинской как субстанций для приготовления новых лекарственных форм.

В настоящее время наибольший интерес представляют следующие культуры клеток:

женьшеня - продуцента суммы гликозидной фракции, обладающей тонизирующим, стимулирующим, адаптогенным и многими другими ценными свойствами;

воробейника - продуцента шиконина, красящего пигмента, обладающего бактерицидным и фунгицидным свойствами;

тиса - продуцента таксола, обладающего противоопухолевым действием и эффективным при лечении рака яичников, молочной железы, немелкоклеточного рака легкого и саркомы Капоши.

стефании гладкой - продуцента стефарина. Сернокислая соль стефарина является субстанцией лекарственного препарата "Стефаглабрина сульфат". Водный раствор стефаглабрина сульфат применяется в неврологии качестве антихолинэстеразного лекарственного средства для лечения таких заболеваний, как сирингомиелия, боковой амиотрофический склероз и другие заболевания нервной системы.

Полученные результаты:

МКС-17

Время экспозиции биоматериала женьшеня (Panax ginseng ДАН-25) и тиса (Тaxus cuspidate) в космосе составило 44 дня с момента старта ТК 10 сентября 2008 года и до окончания экспедиции МКС-17 24 октября 2008 года.

1. Культура клеток тиса является сложным объектом в биотехнологии клеток растений. Однако эта медленнорастущая культура перспективна как продуцент алкалоида, применяемого в онкологической практике. Культура клеток тиса впервые была отправлена на МКС-16. Предварительно можно констатировать, что ФКП не оказали никакого влияния на культуру тиса, так как в сравнении с контрольной культурой летные варианты имели такой же цвет и прирост биомассы. Необходимо провести ряд последовательных пассажей после возвращения клеток из космоса с целью наработки биомассы для определения морфо- цитологических, ростовых и биосинтетических показателей культуры, после этого только оценить, получена ли новая линия клеток тиса.

2. На культуру клеток женьшеня влияние ФКП в этой экспедиции оказалось отрицательным. Во всех летных вариантах клетки после перенесения из пробирок в колбы погибли в течение 1 пассажа. Однако в период предыдущей экспедиции на МКС, несмотря на время экспозиции, равное 75 суткам, из одной летной пробирки была получена хорошо растущая линия женьшеня, которую в настоящее время активно размножают для выделения из нее биологически активных веществ женьшеня.

3. Для получения окончательных выводов о влиянии ФКП на растительные клетки в настоящее время недостаточно материала о поведении культуры после возвращения на землю для его статистической обработки. Целесообразно продолжить исследования в этом направлении.

(Экспресс-отчет проведения КЭ в период МКС-17 №2-02/132.)

МКС-18

Время экспозиции биоматериала женьшеня (Panax ginseng ДАН-25) и тиса (Тaxus media) в космосе составило 55 дней с момента старта ТК «Прогресс-66» 10 февраля 2009 года и до окончания экспедиции МКС-18 8 апреля 2009 года.

1. На МКС - 18 был отправлен другой относительно предыдущего сеанса вид клеток тиса, Taxus media. Однако и на этот вид тиса ФКП не оказали существенного влияния, хотя в одной из четырех пробирок зарегистрировали прирост в 1,5 раза. Клеткам тиса из этой пробирки будет оказано особое внимание при дальнейшем пассировании их в стандартных условиях. Необходимо провести ряд последовательных пассажей с целью наработки биомассы для определения морфоцитологических, ростовых и биосинтетических показателей культуры, после этого только оценить, получена ли новая линия клеток тиса.

2, На культуру клеток женьшеня ФКП в этой экспедиции оказали влияние аналогичное, что и на клетки тиса: в одной из четырех пробирок, (№ 6), наблюдали прирост биомассы в 2 раза после возвращения из космоса и в 3 раза после проведения первого пассажа в стандартных условиях на земле. Выводы о получении перспективной линии клеток женьшеня можно сделать только после получения достаточного количества биомассы, изучения ее свойств и выделения из нее биологически активных веществ, гинзенозидов.

(Экспресс-отчет проведения КЭ в период МКС-18 №2-02/137)

В последующих экспедициях исследования показали, что "после воздействия ФКП продуктивность клеток женьшеня возрастает на 20-30 процентов по сравнению с образцами в контрольной группе на Земле". Посылая их в космос третий раз, ученые хотят "закрепить эти свойства, чтобы получить более эффективную линию клеток", из который впоследствии можно будет производить новые чудо-лекарства, спасающее человечество от многих серьезных болезней. Биомассу клеток женьшеня можно использовать не только как субстанцию для приготовления медицинских препаратов, но и в пищевой промышленности и косметологии. Из нее также можно выделять биологически активные вещества - гинзенозиды, обладающие в составе препаратов разнообразным лечебным действием.

МКС-27

Время экспозиции биоматериала (культура клеток стефании, Stephania glabra; культура клеток воробейника (Lithospermum erythrorhizon); культура клеток тиса ягодного (Taxus baccata), шт. 106; культура клеток тиса ягодного (Taxus baccata), шт. 108) пеналов №№ 7-3 и 7-4 в космосе составило 50 дней с момента старта «Союз ТМА-21» МКС-27/28 «05» апреля 2011 г. и возвращения «Союз ТМА-20» МКС-26/27 «24» мая 2011 г. Суспензионные культуры клеток тиса Taxus baccata, линии 106 и линии 108, несмотря на неоптимальную длительность эксперимента (50 суток, вместо оптимальных 20 – 30 суток) успешно вынесли условия космического полета. 2. Условия космического полета оказали положительное влияние на физиологическое состояние культур клеток тиса Taxus baccata линии 106 и линии 108 по сравнению с культурами, выращиваемыми в лабораторных условиях на Земле, Это вероятно связано с лучшими условиями аэрации культур в условиях невесомости. Однако, это предположение требует проверки. 3. Рост культур клеток тиса Taxus baccata обеих линий возобновлен после высева суспензий клеток на агаризованную среду. Возобновление роста культур клеток тиса, как правило, происходило более эффективно для культур клеток после космического полета.

(Экспресс-отчет по КЭ «Женьшень-2» в период МКС-27 №2-02/198).

МКС-28

Время экспозиции биоматериала (культура клеток воробейника (Lithospermum erythrorhizon), - культура клеток стефании ( Stephania glabra)) в космосе составило 102 дня с момента старта «Союз ТМА-02М» «07» июня 2011 г.в составе экспедиции МКС – 28/29 и спуском на Землю «Союз ТМА-21» «16» сентября 2011 г. в составе экспедиции МКС-27/28. Каллусные культуры клеток воробейника и стефании неоднократно участвовали в космических экспериментах. В большинстве случаев ФКП не оказывали никакого воздействия на ростовые и биосинтетические свойства культур. Однако в виду удлинения срока экспонирования культур в космосе было выявлено отрицательное влияние ФКП на их ростовую активность. В результате каллусная культура клеток стефании гладкой погибла, а культура клеток воробейника ухудшила ростовые показатели.

(Экспресс-отчет по КЭ «Женьшень-2» в период МКС-28 №2-02/199).

Сроки проведения: В 2012 г.согласно сквозного план-графика планируется провести 3 завершающих сеанса эксперимента с выпуском экспресс-отчетов и итогового отчета в 2013 году.
Состояние эксперимента: Завершен
Организация постановщик: Открытое акционерное общество Институт "Прикладной биохимии и машиностроения"
Организации участники: ОАО "Биопрепарат", РКК "Энергия" им. С.П. Королева, ФГБУ "НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина
Научный руководитель: Украинцев А.Д., к.м.н.
Публикации по эксперименту:

Список публикаций в процессе редактирования.

Последнее обновление: 15.11.2017

Информационная справка

Программы

Изображения