Химический скрининг растений ускорили в тысячи раз

Скрининг биоактивных веществ используется сейчас в ботанике и фармацевтике. Каждое вещество изучается изолированно: процедура предполагает выращивание сеянцев в среде с одним тестируемым соединением и последующий анализ результата. При этом количественная и качественная оценка полюса влияния на рост осуществляются вручную. Анализ одного такого вещества может занимать около месяца.

В новой работе ученые представили систему автоматизированного скрининга соединений. В качестве маркера реакций выступает пыльца: в отличие от семян на ее развитие требуется меньше времени (около двух часов). Пыльца растения помещается в жидкую питательную среду, после чего материал разделяется и смешивается с несколькими химическими веществами. Стадии развития пыльцы фиксируются микроскопом.

Изображения обрабатываются программным обеспечением, разработанным в МФТИ совместно с Molecular Devices. Анализ модуляции производится на основании площади, которую пыльца занимает в одной из 384 шахт после начала скрининга. Если площадь по сравнению с контрольной группой растений увеличилась, программа относит тестируемое вещество к стимуляторам, если меньше — к ингибиторам роста.

Методика тестировалась на табаке обыкновенном (Nicotiana tabacum). За два часа система проанализировала более тысячи веществ и отобрала 65 биоактивных. Ранее такой эксперимент занял бы несколько недель и был трудоемким. Новый подход позволяет проверить 10 тысяч соединений за неделю. Он может использоваться для ускорения роста культивируемых и замедления роста нежелательных растений.