Мох — это древнее растение, о котором часто забывают, но оно далеко не так незначительно, как может показаться. Мхи одними из первых заселили сушу, они озеленили планету и изменили климат Земли, создав богатую кислородом атмосферу, которая позволила эволюционировать животным.¹ Эти выносливые первопроходцы могут даже фильтровать и очищать загрязнённый воздух в городах. ^2,3

Там, где другие видят естественный очиститель воздуха, Ральф Решки, биотехнолог из Фрайбургского университета, увидел в мхе неиспользованный потенциал. Решки считал, что мох, помимо ряда ценных соединений, которые он вырабатывает естественным образом, является идеальной системой для выращивания рекомбинантных человеческих белков в больших масштабах.

Решки впервые начал работать с мхами, когда был студентом и изучал их генетику. Он сразу же влюбился в эти крошечные растения и настолько увлёкся ими, что спросил у своего научного руководителя, может ли он продолжить работу над ними в рамках докторской диссертации. С самого начала его коллеги отвергли эту идею, заявив, что мхи не имеют никакого отношения к биотехнологиям. «Ты никогда не станешь профессором в Германии, если не будешь работать с настоящими растениями. Мхи никого не интересуют», — вспоминает Решки предостережения старших преподавателей.

Но он не сдавался. По словам Рески, в целом гораздо проще масштабировать производство культур растительных клеток. В частности, мхи не требуют сложной питательной среды, в них нет вирусов, которые присутствуют в системах культивирования клеток млекопитающих, и их можно выращивать в больших биореакторах с минимальными затратами. За последние несколько десятилетий Рески научился использовать возможности мхов для производства различных полезных соединений, которые применяются в средствах по уходу за кожей, лекарственных препаратах, медицинских устройствах и многом другом.

«Я всегда говорю, что [наши системы выращивания мха] веганские, кошерные, халяльные — какие угодно, потому что мы не используем продукты животного происхождения», — добавил он.

Использование мха для производства более полезных масел и сложных белков

В конце 1990-х — через несколько лет после получения докторской степени — Решки убедил своих знакомых из немецкой химической компании BASF инвестировать в его проекты в области биотехнологии растений, ориентированные на мхи. В одном из своих первых проектов Решки использовал метод обратной генетики для выявления генов мха, отвечающих за выработку полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), таких как омега-3 и омега-6, которые полезны для человека.⁴ «Идея заключалась в том, чтобы выявить такие гены мха, а затем перенести их в «настоящие» растения, в сельскохозяйственные культуры, чтобы, например, сделать масло более полезным», — объяснил Решки.

Помимо внедрения генов мха в «настоящие» растения, такие как рапс или масличная культура, Решки также решил использовать мох в качестве «фабрики» для производства терапевтических соединений. С этой целью Решки основал собственную компанию Greenovation (ныне Eleva Biologics). В отличие от бактериальных или дрожжевых культур, мох может производить сложные гликозилированные белки, которые часто необходимы в биомедицине. Ещё одна привлекательная особенность заключается в том, что такие виды мхов, как Physcomitrella patens, используют гомологичную рекомбинацию для восстановления разрывов в ДНК, что делает их идеальными для встраивания генов.⁵

Благодаря благоприятному профилю гликозилирования из мха была получена рекомбинантная версия человеческого белка альфа-галактозидазы (aGal), который используется в качестве заместительной ферментной терапии при лечении болезни Фабри, редкого генетического заболевания. Этот белок aGal из мха, первый препарат, полученный из мха, прошел клинические испытания в 2015 году. При тестировании на мышах он даже имел небольшое конкурентное преимущество перед аналогом, полученным из клеточной линии человека; взаимодействуя с другим рецептором, он лучше воздействовал на почки и сердце.

Несмотря на успех moss-aGal, коллеги из научных кругов и промышленности часто спрашивали у Решки, может ли мох производить более крупные и гликозилированные белки. «Поэтому мы подумали: “Какой самый сложный человеческий белок представлен на рынке? ”», — сказал он. Ответом стал фактор H — белок, содержащийся в крови, который регулирует иммунные реакции и участвует в развитии ряда заболеваний.⁷

Это смелое начинание оказалось более плодотворным, чем кто-либо из команды Рески мог себе представить. Только когда они писали свою первую статью о производстве белка во мхе, они поняли, что ни одна другая команда не смогла успешно вывести на рынок рекомбинантный фактор H.

«Люди пытались получить его из дрожжей, но возникли проблемы с гликозилированием, и на данный момент его нельзя получить из клеток [яичников китайского хомячка], потому что это очень сложный процесс», — объяснил Решки. Фактор H, получаемый из мха, в настоящее время исследуется Решки и его коллегами из Eleva и Фрайбургского университета на предмет его применения в лечении возрастной макулярной дегенерации и нарушений комплемента, таких как заболевания почек.^8,9

Паучий шёлк из мха для биомедицины и активные соединения в средствах по уходу за кожей

Эти примеры — не единственные случаи, когда мхи побеждали другие системы культивирования. Лаборатория Решки недавно сообщила об успешном производстве ключевого компонента паутины чёрной вдовы — волокна, которое ценится за свою прочность и эластичность.10 Решки сказал, что его белок паучьего шёлка, полученный из мха, «на данный момент более сложный, чем другие виды паучьего шёлка растительного происхождения, поэтому мы сейчас оцениваем, можно ли использовать его в биомедицине».

Поскольку белки паучьего шёлка не вызывают иммунных реакций у людей, они являются привлекательным материалом для различных биомедицинских применений.¹⁰ Рески надеется использовать полученные из мха белки для создания пластырей с микроиглами для доставки лекарств.

Помимо медицины, фабрики по производству мха Reski используются для изготовления биоактивных соединений для ухода за кожей и в косметической промышленности. «[Во мхе] содержится много веществ, которые активируют гены и способствуют обновлению клеток», — говорит Рески.

Однако полезные свойства мха не ограничиваются уходом за кожей и медициной, и Решки увлечённо изучает их все. Например, торфяные мхи регулируют углеродный цикл Земли. Торфяным болотам, которым всё больше угрожают осушение, расчистка земель, добыча торфа и повышение температуры, нужна любая помощь. «Все торфяники вместе хранят больше углерода, чем вся живая материя вместе взятая, и это недооценено», — говорит Решки. В настоящее время Рески и его команда выращивают высокопродуктивные клоны торфяного мха, которые можно использовать для восстановления существующих торфяных болот, находящихся под угрозой.

Лаборатория Рески также изучала влияние изменения климата на Такакию, живой ископаемый вид мха, которому 400 миллионов лет.¹¹ По словам Рески, история Такакии — это предупреждение о нашем будущем. «Она видела, как появлялись и исчезали динозавры, — сказал он. — Она видела, как появились мы, и, если мы не будем осторожны, она увидит, как мы исчезаем».

Ссылки:

1. Лентон Т. М. и др. Первые наземные растения создали современный уровень содержания кислорода в атмосфере. Труды Национальной академии наук США. 2016;113(35):9704-9709.
2. Перини К. и др. Эффективность сбора мелкодисперсной пыли системой озеленения с использованием мха для защиты ограждающих конструкций здания: экспериментальный подход. Build Environ. 2025;267:112203.
3. Белощицкий А. и др. Снижение уровня загрязнения атмосферного воздуха с помощью биотехнологического фильтра на основе мха в Казахстане. Urban Sci. 2023;7(4):104.
4. Бейке А.К. и др. Высокое содержание длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот в различных видах мхов. Plant Cell Rep. 2014;33(2):245-254.
5. Камисуги Ю. и др. Механизм таргетинга генов в Physcomitrella patens: гомологичная рекомбинация, конкатенация и множественная интеграция. Исследование нуклеиновых кислот. 2006;34(21):6205-6214.
6. Шен Дж. С. и др. Доставка α-галактозидазы А, полученной из мха, с помощью маннозных рецепторов эффективно устраняет дефицит фермента у мышей с болезнью Фабри. J Inherit Metab Dis. 2016;39(2):293-303.
7. Чонгов Т. и др. Вырабатываемый мхом человеческий фактор комплемента H с модифицированными гликанами имеет более длительный период полураспада и повышенную биологическую активность. Front Immunol. 2024;15:1383123.
8. Гектор М. и др. Человеческий фактор комплемента H, полученный из мха, модулирует иммунный ответ сетчатки и замедляет её дегенерацию. J Neuroinflammation. 2025;22(1):104.
9. Михельфельдер С. и др. Вырабатываемый мхом, оптимизированный по гликозилированию человеческий фактор H для терапевтического применения при нарушениях комплемента. J Am Soc Nephrol. 2017;28(5):1462-1474.
10. Рамезаниагдам М. и др. Рекомбинантная продукция белка паучьего шёлка в Physcomitrella фотобиореакторах. Plant Cell Rep. 2025;44(5):103.
11. Ху Р. и др. Адаптивная эволюция загадочного Такакии, столкнувшегося с изменением климата в Тибете. Cell. 2023;186(17):3558-3576.e17.