pharmjournalРазработка и регистрация лекарственных средствDrug development & registration2305-20662658-5049LLC «CPHA»10.33380/2305-2066-2023-12-4-1581pharmjournal-1589Research ArticleПОИСК И РАЗРАБОТКА НОВЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВRESEARCH AND DEVELOPMENT OF NEW DRUG PRODUCTSКаллусная культура аралии сердцевидной (Aralia cordata Thunb.): получение, подбор условий культивирования, индукция соматического эмбриогенезаCallus Culture of Aralia cordata Thunb.: Obtaining, Selection of Cultivating Conditions, Somatic Embryogenesis Inductionhttps://orcid.org/0000-0002-0028-9727НекрасоваД. А.NekrasovaD. A.

Некрасова Дарья Алексеевна

197376, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, 14, лит. А

Daria A. Nekrasova

14A, Prof. Popova str., Saint-Petersburg, 197022

nekrasova.darya@pharminnotech.comhttps://orcid.org/0000-0002-7768-9059ПовыдышМ. Н.PovydyshM. N.

197376, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, 14, лит. А

Maria N. Povydysh

14A, Prof. Popova str., Saint-Petersburg, 197022

https://orcid.org/0000-0003-3020-8526ПивовароваН. С.PivovarovaN. S.

197376, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, 14, лит. А

Nadezhda S. Pivovarova

14A, Prof. Popova str., Saint-Petersburg, 197022

https://orcid.org/0000-0002-7573-1719СидоровК. О.SidorovK. O.

197376, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, 14, лит. А

Kirill O. Sidorov

14A, Prof. Popova str., Saint-Petersburg, 197022

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО СПХФУ Минздрава России)Saint-Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University2023270920231244045Copyright © Некрасова Д.А., Повыдыш М.Н., Пивоварова Н.С., Сидоров К.О., 20232023Некрасова Д.А., Повыдыш М.Н., Пивоварова Н.С., Сидоров К.О.Nekrasova D.A., Povydysh M.N., Pivovarova N.S., Sidorov K.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pharmjournal.ru/jour/article/view/1589Введение

Введение. Клеточные технологии широко распространены в различных областях биологии, биотехнологии и сельского хозяйства. Аралия сердцевидная (Aralia cordata Thunb.) – многолетнее травянистое растение, внесенное в Красную книгу Российской Федерации. Препараты на основе сырья аралии обладают ценными видами фармакологической активности и широко используются в восточной медицине. Серьезным препятствием для возобновления естественных популяций является наличие у семян растения периода морфофизиологического покоя. Ограниченность природного ареала и выраженная биологическая активность делает аралию сердцевидную перспективным объектом для введения в культуру in vitro.

Цель

Цель. Целью работы являлось получение жизнеспособной каллусной культуры аралии сердцевидной, изучение условий индукции соматического эмбриогенеза.

Материалы и методы

Материалы и методы. В качестве первичного экспланта были использованы части листа растения, культивируемого в Ботаническом институте им. В. Л. Комарова РАН. Части листа стерилизовали в 2%-м растворе бензалкония хлорида в течение 5 минут, индукцию каллусогенеза осуществляли на среде Мурасиге – Скуга. С целью длительного пассивирования были изучены среды различного состава. Индукцию соматического эмбриогенеза проводили на средах с высоким содержанием ауксинов. Спиртовые извлечения из интактного растения и каллусных культур анализировали методом ВЭТСХ с использованием системы HPTLC PRO SYSTEM (CAMAG AG, Швейцария).

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Спустя две недели культивирования на поверхности эксплантов наблюдали образования первичного каллуса. Наиболее подходящей средой для длительного поддержания культур была признана среда Линсмайера – Скуга с уменьшенным количеством сахарозы (20 г/л). Были получены эмбриоидные структуры аралии сердцевидной. Качественный анализ извлечений показал, что каллусные культуры накапливают тритерпеновые гликозиды, их состав приближен к таковому у интактного растения.

Заключение

Заключение. Был получен жизнеспособный штамм каллусной культуры аралии сердцевидной, установлена питательная среда для длительного культивирования культур. Были получены соматические эмбриоиды. Предварительное фитохимическое исследование показало, что состав химических компонентов каллусов приближен к составу интактного растения.

Introduction

Introduction. Cell cultures spreads widely in different areas of biology, biotechnology and agriculture. Aralia cordata is a perennial herbaceous plant, which has been listed in Red book of the Russian Federation. Pharmaceuticals which are based on raw materials of Aralia ssp. have valuable types of pharmacological activity and are widely used in oriental medicine. A serious obstacle for resumption of the natural populations is the presence of the period of morphophysiological dormancy in the seeds of the plants, which requires a long-time stratification process. Limitation of the natural geographic range and the combination of biological activities useful for humans make Aralia cordata Thunb. prospective object for in vitro introduction.

Aim

Aim. The aim of the study is obtaining of the viable cell culture of Aralia cordata Thunb., investigation of the somatic embryogenesis conditions.

Materials and methods

Materials and methods. Pieces of the leaves of Aralia cordata intact plant from Komarov Botanical Institute of the Russian Academy of Sciences were used as a primary explants. Pieces of leaves were sterilized in a 2 % benzalkonium chloride solution for 5 minutes, induction of primary callogenesis was carried out on Murasige – Skoog medium. Nutrient media with different constituents were discovered for choosing one for long-time cultivation of calli. Induction of somatic embryogenesis was carried out on the nutrient media with high auxins content. Ethanol extracts from the intact plant and calli cultures were assayed with HPTLC PRO SYSTEM (CAMAG AG, Switzerland).

Results and discussion

Results and discussion. After two weeks of cultivation, the formation of primary callus was observed on the surface of the explants. The Linsmaier – Skoog medium with a reduced amount of sucrose (20 g/l) was recognized as the most suitable medium for long-term maintenance of cultures. Embryoid structures of Aralia cordata have been obtained, now we are continuing to collect analytics data about this process. Qualitative analysis of the extracts showed that callus cultures accumulate triterpene glycosides, their composition is close to that of the intact plant.

Conclusion

Conclusion. A viable strain of callus culture of Aralia cordata Thunb. was obtained, a nutrient medium for long-term cultivation of calli was established. Somatic embryoids have been obtained, and their further development is currently being monitored. A preliminary phytochemical study showed that the composition of the chemical components of calli is close to that of an intact plant.

аралиевыеаралия сердцевиднаякаллускультуры in vitroсоматический эмбриогенезginseng familyAralia cordatacallusin vitro culturesomatic embryogenesisРезультаты работы получены с использованием оборудования ЦКП «Аналитический центр ФГБОУ ВО СПХФУ Минздрава России» в рамках соглашения № 075-15-2021-685 от 26 июля 2021 года при финансовой поддержке Минобрнауки России.The results of the work were obtained using the equipment of the Center for Collective Use "Analytical Center of Saint-Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University within the framework of agreement No. 075-15-2021-685 dated July 26, 2021 with the financial support of the Ministry of Education and Science of Russia.ReferencesРешетников В. Н., Спиридович Е. В., Носов А. М. Биотехнология растений и перспективы ее развития. Физиология растений и генетика. 2014;46(1):3–18.Reshetnikov V. N., Spiridovich E. V., Nosov A. M. Plant biotechnology and prospects of its development. Fiziologiya rasteniy i genetika. 2014;46(1):3–18. (In Russ.)Шустов М. В., Швецов А. Н., Ершова А. А., Джанаева В. В. Растения, занесенные в Красную книгу России, в экспозиции флоры Дальнего Востока ГБС РАН. Биологическое разнообразие и интродукция растений. 2021;1:242–246. DOI: 10.24412/cl-36598-2021-1-242-246.Shustov M. V., Shvetsov A. N., Ershova A. A., Dzhanaeva V. V. Plants listed in the Red Book of Russia in the exposition of the flora of the Far East. Biologicheskoe raznoobrazie i introduktsiya rasteniy. 2021;1:242–246. (In Russ.) DOI: 10.24412/cl-36598-2021-1-242-246.Jeong S.-I., Yun Y.-H., Kim, S.-M., Yoon K.-H., Kim K.-J. Antimicrobial activity of continentalic acid from Aralia cordata against Enterococcus strains. International Journal of Oral Biology. 2008;33(4):213–216.Jeong S.-I., Yun Y.-H., Kim, S.-M., Yoon K.-H., Kim K.-J. Antimicrobial activity of continentalic acid from Aralia cordata against Enterococcus strains. International Journal of Oral Biology. 2008;33(4):213–216.Kim M. O., Lee S. H., Seo J. H., Kim I. S., Han A. R., Moon D. O., Cho S., Cui L., Kim J., Lee H. S. Aralia cordata Inhibits Triacylglycerol Biosynthesis in HepG2 Cells. Journal of Medicinal Food. 2013;16(12):1108–1114. DOI: 10.1089/jmf.2012.2636.Kim M. O., Lee S. H., Seo J. H., Kim I. S., Han A. R., Moon D. O., Cho S., Cui L., Kim J., Lee H. S. Aralia cordata Inhibits Triacylglycerol Biosynthesis in HepG2 Cells. Journal of Medicinal Food. 2013;16(12):1108–1114. DOI: 10.1089/jmf.2012.2636.Okuyama E., Nishimura S., Yamazaki M. Analgesic principles from Aralia cordata Thunb. Chemical and pharmaceutical bulletin. 1991;39(2):405–407.Okuyama E., Nishimura S., Yamazaki M. Analgesic principles from Aralia cordata Thunb. Chemical and pharmaceutical bulletin. 1991;39(2):405–407.Kim T. D., Lee J. Y., Cho B. J., Park T. W., Kim C. J. The analgesic and anti-inflammatory effects of 7-oxosandaracopimaric acid isolated from the roots of Aralia cordata. Archives of Pharmacal Research. 2010;33(4):509–514. DOI: 10.1007/s12272-010-0403-2.Kim T. D., Lee J. Y., Cho B. J., Park T. W., Kim C. J. The analgesic and anti-inflammatory effects of 7-oxosandaracopimaric acid isolated from the roots of Aralia cordata. Archives of Pharmacal Research. 2010;33(4):509–514. DOI: 10.1007/s12272-010-0403-2.Clement J. A., Clement E. The medicinal chemistry of genus Aralia. Current topics in medicinal chemistry. 2014;14(24):2783–2801. DOI: 10.2174/1568026615666141208110021.Clement J. A., Clement E. The medicinal chemistry of genus Aralia. Current topics in medicinal chemistry. 2014;14(24):2783–2801. DOI: 10.2174/1568026615666141208110021.Xu Y., Liu J., Zeng Y., Jin S., Liu W., Li Z., Qin X., Bai Y. Traditional uses, phytochemistry, pharmacology, toxicity and quality control of medicinal genus Aralia: A review. Journal of Ethnopharmacology. 2022;284:114671. DOI: 10.1016/j.jep.2021.114671.Xu Y., Liu J., Zeng Y., Jin S., Liu W., Li Z., Qin X., Bai Y. Traditional uses, phytochemistry, pharmacology, toxicity and quality control of medicinal genus Aralia: A review. Journal of Ethnopharmacology. 2022;284:114671. DOI: 10.1016/j.jep.2021.114671.Шмарова А. А., Пивоварова Н. С., Абросимова О. Н. Риск-ориентированный подход при получении и анализе свойств суспензионных культур клеток шлемника байкальского. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2022;11(3):47–56. DOI: 10.33380/2305-2066-2022-11-3-47-56.Shmarova A. A., Pivovarova N. S., Abrosimova O. N. Risk-based Approach in Obtaining and Analysing the Characteristics of Baikal Skullcap Suspension Cultures. Drug development & registration. 2022;11(3):47–56. (In Russ.) DOI: 10.33380/2305-2066-2022-11-3-47-56Ветчинкина Е. М., Ширнина И. В., Ширнин С. Ю., Молканова О. И. Сохранение редких видов растений в генетических коллекциях in vitro. Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. Серия: Естественные и медицинские науки. 2012;7:109–118.Vetchinkina E. M., Shirnina I. V., Shirnin S. Yu., Molkanova O. I. Conservation of rare plant species in genetic collections in vitro. Vestnik Baltiyskogo federal’nogo universiteta im. I. Kanta. Seriya: Estestvennye i meditsinskie nauki. 2012;7:109–118. (In Russ.).Некрасова Д. А., Повыдыш М. Н., Пивоварова Н. С., Гончаров М. Ю. Перспективы получения и исследования клеточных культур видов рода аралия (Aralia ssp.). Вопросы обеспечения качества лекарственных средств. 2022;4(38):55–72. DOI: 10.34907/JPQAI.2022.94.43.008.Nekrasova D. A., Povydysh M. N., Pivovarova N. S., Goncharov M. Yu. Prospects of obtaining and investigation of cell culture of Aralia ssp. Journal of Pharmaceuticals Quality Assurance Issues. 2022;4(38):55– 72. (In Russ.) DOI: 10.34907/JPQAI.2022.94.43.008.Пивоварова Н. С., Шебитченко Т. С., Абросимова О. Н. Получение каллусной культуры шалфея лекарственного (Salvia officinalis L.) и ее характеристика. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2022;11(4): 40–46. DOI: 10.33380/2305-2066-2022-11-4-40-46.Pivovarova N. S., Shebitchenko T. S., Abrosimova O. N. Obtaining Callus Culture of Sage Medicinal (Salvia officinalis L.) and its Characteristics. Drug development & registration. 2022;11(4):40–46. (In Russ.) DOI: 10.33380/2305-2066-2022-11-4-40-46.Lee K.-S., Lee J.-C., Soh W.-Y. High frequency plant regeneration from Aralia cordata somatic embryos. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2002;68:241–246. DOI: 10.1023/A:1013989707725.Lee K.-S., Lee J.-C., Soh W.-Y. High frequency plant regeneration from Aralia cordata somatic embryos. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2002;68:241–246. DOI: 10.1023/A:1013989707725.Dai J.-L., Tan X., Zhan Y.-G., Zhang Y.-Q., Xiao S., Gao Y., Xu D.-W., Wang T., Wang X.-C., You X.-L. Rapid and repetitive plant regeneration of Aralia elata Seem. via somatic embryogenesis. Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC). 2011;104(1):125–130. DOI: 10.1007/s11240-010-9801-x.Dai J.-L., Tan X., Zhan Y.-G., Zhang Y.-Q., Xiao S., Gao Y., Xu D.-W., Wang T., Wang X.-C., You X.-L. Rapid and repetitive plant regeneration of Aralia elata Seem. via somatic embryogenesis. Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC). 2011;104(1):125–130. DOI: 10.1007/s11240-010-9801-x.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.