Не просто химия

Ученые всегда пытались повторить соединения природы. Так и в лаборатории аналитической фитохимии ищут новые пути получения веществ на основе растительного сырья. Сотрудники единственной в Санкт-Петербурге лаборатории аналитической фитохимии Ботанического института им. В. Л. Комарова РАН рассказали газете «Мегабайт», как ведутся текущие исследования, и чего стоит ожидать от этой науки.

Фитохимия имеет общие грани с ботаникой и фармакологией, поскольку объект исследования один и тот же, но все же существуют отличия.

В фитохимии важно понимать химическую составляющую биопроцесса, мы изучаем структуру соединения, которая продуцируется биологическими системами

Алексей Шаварда, заведующий лабораторией

Лаборатория создавалась в 1930-е годы для изучения метаболитов — органических молекул, производящихся растениями. В то время были важны народно-хозяйственные задачи: от получения лекарств и до попытки найти новые источники каучука. Постепенно фитохимия как наука ушла на второй план, все перешли на синтетическую химию. А для растительных ресурсов остались такие сферы, как пищевая промышленность, производство парфюмерии и косметики.

Сейчас происходит возрождение интереса к растительному сырью: «Есть много структур, которые в лаборатории эффективно воспроизвести невозможно. Нужно искать источники в природе», — поясняет ведущий научный сотрудник Екатерина Котлова.
С течением времени лаборатория перешла на изучение фундаментальных задач: исследование физиологии растений на уровне молекул и процессов метаболизма, оценке «молекулярного ресурса дикорастущих растений», развитию направлений, опирающихся на массив фитохимических данных.

Главная цель лаборатории — метаболомика, исследования, связанные с динамикой метаболитных сетей. Строение мира можно сравнить с жизнью мегаполиса: если смотреть на Землю сверху, то можно увидеть город (это и есть объект). Мегаполис состоит из домов, улиц, идет производство, трубы дымят. А за всем этим стоят люди. Все направлено на функционирование динамической системы. Биологический организм — своего рода мегаполис, состоящий из огромного числа молекул, составляющих метаболитную сеть. С их помощью строятся белки, липиды, полисахариды, информационные молекулы, все то, что мы воспринимаем как живой объект.

За последние 50 лет поменялся метод исследования фитохимических процессов. Это произошло благодаря развитию компьютерных технологий. Мощная аналитическая техника была и раньше, но настраивались и эксплуатировались приборы только специалистами. Сейчас микропроцессор поддерживает аппаратуру в рабочем состоянии. По мнению Алексея Леонидовича, в этом есть плюсы: данные стали более точными, и появилась возможность получать их массивы.

С другой стороны, любой человек может, нажав на кнопку, получить информацию. Но надо уметь ее обрабатывать. Екатерина Котлова открывает на компьютере график с данными анализа метаболитов. Точек исследования — тысячи, но как их обработать быстро и без ущерба качеству проделанной работы? Вопрос остается открытым. Развивается целое направление, называемое хемометрикой, по разработке методов извлечения полезных данных из получаемых массивов.

Конечно, помимо аналитических исследований существует и практическое применение фитохимических анализов: контроль качества сырья или же окружающей среды, разработка новых лекарственных средств на основе природных соединений.
Метаболомика (то, чем сейчас в основном занимается лаборатория) применяется в диагностике заболеваний. Можно оценивать состояние человека еще задолго до того, как появятся первые симптомы. На основе анализа биологической жидкости можно получить представление о качестве жизни пациента. Так что уже сейчас происходит новый прорыв в науке: если метаболомическую диагностику начнут активно использовать во врачебной практике, то это существенно сократит время распознавания болезней.