Проект Министерство науки и высшего образования Республики Казахстан

ИРН: AP19577056

Продолжительность проекта: 2023-2025 г.

Наименование проекта: Разработка технологии выращивания Cichorium intybus L., исследование вторичных метаболитов и их антидиабетического и гепатопротекторного действия.

Актуальность проекта:

Растительные лекарственные средства как в традиционном, так и в современном обществе имеют долгую историю как комбинированное средство для очистки, одобренное Управлением по контролю за продуктами питания и лекарствами. Cichorium intybus L. - известное растение с высокой пищевой ценностью и различной биологической активностью. Однако коммерческое сырье и натуральный продукт из важного в медицине съедобного растения C. Intybus L. обычно не встречаются в Казахстане. В настоящем проекте наша исследовательская цель будет сосредоточена на выращивании, переработке и исследовании лекарственного растения Cichorium intybus L. впервые в Казахстане. А также фитохимическое и фармакологическое изучение корней лекарственного растения вместе с выделением и идентификацией основных биологически активных вторичных метаболитов для проведения скрининга in vitro на их антиоксидантную, α-глюкозидазную, PTP-1B-ингибирующую активность и гепатопротекторный эффект для разработки и создания безопасного, растительного препарата (натуральной добавки для приема внутрь) для профилактики и защиты против некоторых болезней человека.

Цель проекта:

Переработка и сбор съедобного казахстанского Cichorium intybus L., а также выделение, характеристика ее вторичных метаболитов, оценка противодиабетического, антиоксидантного и гепатопротекторного потенциалов для разработки и создания новых, безопасных натуральных добавок для приема внутрь.

Задачи проекта:

• Задача проекта 1:
  1. Провести всесторонний обзор литературы по видам Cichorium L. в научной естественной медицине, фармакологическим аспектам и исследованиям текущего состояния и будущих перспектив культивирования, переработки и биоактивных компонентов.
  2. Подготовка инструментов, материалов, пестицидов, биопестицидов и семян для экспериментов.
  3. Тестирование в лаборатории посевных качеств семян цикория (энергии прорастания и лабораторной всхожести), предназначенных для полевых экспериментов. Фитоэкспертиза их на предмет заражения патогенной и сапрофитной микрофлорой во влажных камерах и на агаровых питательных средах.
  4. Проведение лабораторных экспериментов по улучшению семян цикория путем обработки препаратом. Оценка их влияния на грибковую и бактериальную инфекцию, а также на посевные качества семян. Выбор наилучшего варианта обработки семян цикория.
  5. Подготовка семенного материала цикория к посеву. Лечение отборными препаратами.
  6. Подготовка участка к посеву семян цикория: уборка, обработка почвы и рыхление и т.д.
  7. Посев семян цикория.
  8. Уход за посевами семян цикория (своевременная прополка, рыхление, полив, подкормка, обработка и т.д.).
  9. Записи и наблюдения за проявлением болезней и вредителей на посевах цикория.
  10. Сбор и учет урожая.
• Задача проекта 2:
  1. Изучить химический состав собранного растительного сырья (листья, стебель, цветки, корни и семена Cichorium intybus L.) и провести качественный и количественный анализ основных биоактивных композиций согласно Фармакопее Казахстана.
  2. Провести экстракцию из корней Cichorium intybus L. и фракционирование экстракта растворителями различной полярности; создание схемы выделения биоактивных комплексов.
  3. Определение характеристик и выделение основных вторичных метаболитов из корней C. intybus L. с использованием современных хроматографических и физико- химических методов, таких как колоночная хроматография, высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), газовая хроматография-масс-спектрометрия, препаративная ВЭЖХ, жидкостная хроматография-масс-спектрометрия, электрораспылительная ионизационная масс-спектрометрия из съедобных растений.
  4. Определение структуры основных вторичных метаболитов с использованием современных химических и физических методов (масс-спектроскопия высокого разрешения, одномерная и двумерная спектроскопия ядерного магнитного резонанса (1D и 2D ЯМР)).
  5. Оценить биологическую активность выделенных вторичных метаболитов в отношении α-глюкозидазы, PTP-1B, антиоксидантного и гепатопротекторного эффектов, а также проанализировать взаимосвязи структуры и активности. На основе результатов исследований приготовить исходную ботаническую формулу из корней C. intybus L.

Основные члены проекта:

1. Байсеитова Айжамал – PhD, СНС Scopus Author ID: 57205455869 (https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57205455869) Researcher ID: AAT-2925-2020 ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1549-8978
2. Акжигитова Жанна – магистр, НС (https://orcid.org/0000-0002-0219-2726) Researcher ID AAW-5145-2020 ORCID: https://www.webofscience.com/wos/author/record/30167777
3. Шыбырай Ерғазы – PhD докторант, СНС ORCID: 0000-0001-9716-2417
4. Рахымжанова Асел Амангелдиевна – лаборант
5. Советбек Айя Алтайқызы – магистрант, МНС ORCID: https://orcid.org/0009-0001-6052-299X
6. Ульфанова Ясмина Зиядыловна – стажер-исследователь ORCID: https://orcid.org/0009-0009-3419-8741

Используемые методы:

1. Выращивание, переработка и сбор урожая съедобного растения Cichorium intybus L.
2. Выделение природных соединений: хроматографическое разделение биологически активных комплексов (БАК), очистка индивидуальных соединений из БАК методами кристаллизации, повторной колоночной хроматографии, препаративной и полупрепаративной хроматографии (сорбенты: Sephadex LH-20, ODS, SiO 2 , фракции анализируются методами ТСХ, ВЭЖХ, ЖХ-МС).
3. Выяснение структур выделенных природных соединений из лекарственных растений будет осуществляться методами 1D, 2D-ЯМР, ESI-MS, HRMS, УФ, и ИК.

Ожидаемые результаты:

• за 2023 год: Будет проведен обзор литературы; Будет проведено исследование текущего состояния и будущих перспектив выращивания и переработки. Будут проведены лабораторные эксперименты по улучшению семян цикория. Будет посев семян цикория и уход за посевами семян цикория. Лекарственный растительный материал будет подготовлен для научных исследований. Будет проведен количественный и качественный анализ выбранных растительных объектов.
• за 2024 год: Неочищенные экстракты будут разделены и получены с использованием растворителей различной полярности. Будет проведена идентификация и будут выделены основные биологически активные соединения предлагаемого лекарственного растения с использованием хроматографических, физических и химических методов, таких как колоночная хроматография, ВЭЖХ, ГХ-МС, препаративная ВЭЖХ; Исследовательская работа будет представлена на международной конференции.
• за 2025 год: Будут выяснены структуры основных биологически активных соединений с использованием современных химических и физических методов, таких как масс-спектроскопия (МС), одномерная и двумерная спектроскопия ядерного магнитного резонанса (1D и 2D ЯМР). Будет оценена биологическая активность выделенных соединений и подготовлена исходная ботаническая формула, будет проанализирована взаимосвязь структуры и активности. Исследовательская работа будет представлена на международной конференции. Будет опубликована 1 (одна) статья в отечественном издании, рекомендованном КОКСНВО. Будут опубликованы 2 (две) статьи и (или) обзоры в рецензируемых научных изданиях по научному направлению проекта, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы Web of Science и (или) имеющих процентиль по Cite Score в базе Scopus не менее 50 (пятидесяти). Будет подана заявка на национальный патент на полученные результаты. Будет подготовлен заключительный отчет проекта.

Достигнутые результаты:

• Был проведен всесторонний обзор литературы по использованию видов Cichorium L. в традиционной и научной натуральной медицине, фармакологические аспекты и изучены текущее состояние и будущих перспектив выращивания, переработки.
• Проведены тестирование в лаборатории посевных качеств семян цикория (энергии прорастания и лабораторной всхожести), предназначенных для полевых экспериментов. Проведены фитоэкспертиза их на предмет заражения патогенной и сапрофитной микрофлорой во влажных камерах и на агаровых питательных средах. Проведены лабораторные эксперименты по улучшению семян цикория. Проведен посев семян цикория и уход за посевами семян цикория (своевременная прополка, рыхление, полив, подкормка, обработка и т.д.).
• Проведен посев семян цикория 04.05.2023г. Проведен уход за посевами семян цикория (своевременная прополка, рыхление, полив, подкормка, обработка и т.д.).
• Проведены учеты и наблюдения за проявлением болезней и вредителей на посевах цикория.
• Объекты исследования собраны в необходимом количестве и проведены первоначальные подготовки (очистка, сушка, измельчение) сырья. Лекарственный растительный материал подготовлен для научных исследований.
• Проведены работы по изучению химического состава собранного растительного сырья (листья, стебли, цветки, корни и семена Cichorium intybus L.).
• Проведено количественное и качественное содержание биологически активных компонентов на основе рекомендаций Фармакопеи Казахстана. Были определены следующие показатели доброкачественности: влажность, общая зола, а также определено содержание экстрактивных веществ, флавоноидов, органических кислот, кумаринов, сапонинов, алкалоидов, полисахаридов.

Потенциальным пользователям проекта:

Полученные научные результаты будут иметь научное и практическое значение в фармацевтической промышленности, а также имеют высокий потенциал для внедрения в производство. Результаты исследований будут использованы для производства фармацевтических препаратов на основе растительного сырья для защиты человека от болезней.