Химия природных соединений оказывает огромное влияние на развитие основных дисциплин медико-биологического профиля, а также на решение важных практических вопросов здравоохранения, сельского хозяйства и ряда отраслей промышленности. В связи с этим понятен неослабевающий интерес к исследованиям в этой области.
Развитие химии растительных веществ в Узбекистане связано с деятельностью двух научных школ - академиков С.Ю.Юнусова и А.С.Садыкова. Основы исследований в области химии растительных веществ в Узбекистане были заложены в 1935 г., когда С.Ю.Юнусов выделил два алкалоида (ремерии и армепавин) из растения Roemeria refracta и доказал их структуру. В 1943 г. при Институте химии (ныне Институт общей и неорганической химии АН РУз) была организована лаборатория химии алкалоидов, на базе которой в 1956 г. по инициативе академика С.Ю.Юнусова был создан Институт растительного сырья и хлопка, переименованный в 1957 г. в Институт химии растительных веществ. В 1999 г. Институту присвоено имя академика С.Ю.Юнусова.
Структурная организация Института, предложенная С.Ю.Юнусовым, была направлена на комплексное изучение растительных веществ и внедрение полученных результатов в практику. Сначала в составе Института было 5 химических лабораторий: химии алкалоидов, химии хлопчатника, химии природных полимеров, химии гликозидов, органического микроанализа. Затем в 1956-1964 гг. были созданы лаборатории фармакологии и химиотерапии, химии липидов, лекарственных и технических растений, ростовых веществ и экспериментально-технологическая. В 1965-1970 гг. были организованы лаборатории химии растительных белков, физических методов исследования, фосфорсодержащих соединений, химии кумаринов и флавоноидов, химии лактонов и кислот, химии лигнинов, химии углеводов и химии нуклеиновых кислот, а в 2004 г – лаборатория молекулярной генетики. В 1980-85 гг. было создано Опытное производство и лаборатория технологии синтетических препаратов. При Институте открыта своя аптека.
В настоящее время в Институте функционируют следующие лаборатории: химии алкалоидов, химии гликозидов, химии кумаринов и терпеноидов, химии липидов, химии высокомолекулярных соединений, физических методов исследования, технических и лекарственных растений, технологии синтетических препаратов, экспериментально-технологическая, органического синтеза, фармакологии, токсикологии, фитотоксикологии, молекулярной генетики.
Таким образом, опираясь на свой многолетний опыт, Институт выработал комплексную -«конвеерную» систему фитохимического исследования растений и внедрения полученных результатов в практику: ботаническое исследование - химическое исследование - скрининг на биологическую активность - изучение фармакологических и токсикологических свойств - разработка технологии производства субстанции и лекформ - клинические испытания - внедрение в практику.
В задачи Института входит химическое изучение растений, произрастающих в Средней Азии; установление структуры выделенных соединений, используя новые физико-химические методы исследования; осуществление синтеза аналогов биологически активных веществ; изучение взаимосвязи «структура-активность»; испытание химически изученных соединений на биологическую активность; разработка технологии получения биоактивных веществ, показавших достаточно высокую биологическую активность; организация производства лекарственных препаратов на их основе.
Растения вырабатывают огромное количество сложных соединений, отсутствующих в животном организме. К настоящему времени накоплены сведения о биологической активности около 12 000 химических соединений, относящихся к различным классам природных органических веществ с полностью или частично установленной структурой. Обмен веществ у растений приводит к накоплению продуктов первичного (белки, липиды, углеводы, полисахариды, нуклеиновые кислоты) и вторичного (алкалоиды, изопреноиды, фенилпропаноиды) метаболизма. Любое растительное сырье содержит сложный набор первичных и вторичных соединений, которые и определяют множественный характер действия лекарственных растений.
Ботаниками Института изучается биология, фитоценозы, ареалы и сырьевые ресурсы наиболее ценных лекарственных растений Средней Азии. Проводятся первичные испытания по введению растений в культуру, проведено более 200 экспедиции в Кызылкумы, Каракумы, в горные хребты Тянь-Шаня, Памиро-Алая, Джунгарского Алатау и другие регионы Средней Азии. Выявлены ареалы и естественные запасы Унгернии Виктора, Аконита белоустого, Псоралеи костянковой, Гармалы обыкновенной, Термопсиса очередноцветкового, Ферулы тонкорассеченной, Ферулы кухистанской и др.
Сотрудниками Института проведены химические исследования продуктов вторичного метаболизма ряда дикорастущих и культурных растений Средней Азии.
В современной медицине продукты вторичного обмена применяются значительно шире и чаще, чем первичные метаболиты. Это связано с ярким фармакологическим эффектом и множественным воздействием на различные системы и органы человека и животных. В ИХРВ исследовано 292 видов растений, относящихся к 32 семействам, и выделено 1250 алкалоидов. Установлено строение 540 новых алкалоидов, относящихся к хинолиновым, изохинолиновым, индольным, пирролизидиновым, амариллисовым, стероидным, хиназолоновым, серосодержащим, дитерпеновым и др. классам. Изучение биологической активности выделенных алкалоидов позволило выявить среди них. вещества с антиаритмической, местноанестезирующей, спазмолитической, противовоспалительной, ганглиолитической, курареподобной, седативной и др. активностью. Следует отметить, что изучение представителей С18-дитерпеновых алкалоидов впервые начато в ИХРВ и здесь же впервые обнаружены их антиаритмические свойства. На основе полученных результатов создан препарат Аллапинин, который производится на Опытном производстве Института и реализуется как в Узбекистане, так и за его пределами. Исследования Института в области химии алкалоидов нашли практическое применение в создании таких препаратов, как Ликорин, Галантамин, Цитизин, Дезоксипеганин, а также более 120 биореактивов для медико-биологических исследований.
В 1967 г. на базе лаборатории органического микроанализа была организована лаборатория физических методов исследования. В настоящее время это подразделение оснащено достаточно хорошо современными физико-химическими приборами и спектрометрами (ЯМР, масс-спектрометрия, дифрактометрия, ИК, УФ-спектроскопия, ВЭЖХ и др.), а его квалифицированные сотрудники на молекулярном уровне исследуют первичные и вторичные метаболиты, извлекаемые из растительных источников специалистами-химиками в разных подразделениях Института. В лаборатории хорошо поставлены современные расчетные методы исследования вторичных метаболитов.
Изучение химии изопреноидов в Узбекистане начато в ИХРВ в конце 50-х гг. Выделено порядка 700 соединений. Особенно следует отметить работы по изучению фитоэкдистероидов, содержащихся у растений родов Silene, Rhaponticum и Ajuga. Впервые в мире на основе фитоэкдистероидов, выделенных из Rhaponticum cartamoides и эндемичного среднеазиатского вида Ajuga turkestanica, создан препарат Экдистен тонического и анаболического действия, широко применяемый в спортивной медицине, а также биологически активные добавки Аюстан (лактостимулирующее и иммуномодулирующее средство) и Жистен (используется при производстве косметических увлажняющих кремов фирмой Christian Dior). В ИХРВ АН РУз исследованы терпеноиды 50 видов рода Ferula и выделено 250 соединений. Впервые показано, что растения этого рода, кроме терпеноидных кумаринов и сесквитерпеновых лактонов, содержат новую, характерную для этого рода группу терпеноидов -сложные эфиры терпеноидных спиртов с ароматическими и алифатическими кислотами. На основе сложных эфиров терпеноидов созданы препараты эстрогенного действия Паноферол (для применения в птицеводстве) и Тефэстрол (первый отечественный растительный препарат эстрогенного действия). Среди терпеноидов, исследованных в Институте, выявлены вещества с ацикло-, моноцикло-, бициклофарнезановым, гермакрановым, гваяновым, эвдесмановым, гумулановым, каротановым и другими типами скелета. Проанализировано 300 видов растений Средней Азии и установлено строение 60 новых лактонов. Среди них обнаружены вещества с антимикробной, инсектицидной, фунгицидной, противоопухолевой, гиполипидемической, гепатопротекторной и др. видами биологической активности. На основе сесквитерпенового лактона леукомизина из растения Artemisia leucodes создан Олигвон -препарат ангиопротекторного и гиполипидемического действия.
Сотрудниками Института выделено 350 гликозидов. Успехи, достигнутые в области химии сердечных гликозидов, позволили создать такие кардиотонические препараты, как Эризимозид, Олиторизид и Строфантидина ацетат. На основе сапонинов был создан иммуностимулирующий препарат Аллохрозид, который использовался для приготовления противоящурной вакцины.
Комплексному изучению кумаринов, флавоноидов и лигнанов подвергнуто 50 видов растений, выделено свыше 150 веществ. Среди соединений данного класса обнаружены вещества с выраженным гипоазотемическим, гиполипидемическим, антиатеросклеротическим, противовоспалительным, желчегонным и спазмолитическим действием. Разработаны препараты Цинарозид (гипоазотемический), Пиноцембрин (противовоспалительный), Псорален и Псоберан (фотосенсибилизирующие). На основе проантоцианидинов создан антигипоксический препарат Кавергал. В результате проведенных исследований по изучению некоторых вторичных метаболитов листьев хлопчатника и чинары было выделено более 60 соединений, такие как токоферолы, новый класс полиизопреноидов - полипренолы.
Биосинтез продуктов вторичного метаболизма происходит на основе первичных соединений. Интенсивное развитие химии растительных веществ привело к значительному накоплению сведений о структуре химических соединений первичного обмена и их биологической активности,
В ИХРВ начиная с 1959 г., охарактеризованы липиды 250 видов растений, доказано строение 50 оксигенированных кислот и одной галоидкислоты. Обнаружены новые типы и классы растительных липидов и фосфоноаналоги фосфатидилэтаноламинов. На основе биологически активных липидов созданы биодобавки, используемые в составе пеномоющего средства Лимончики и Гузаль.
160 видов растений Средней Азии исследовано на содержание углеводов. Выявлен ряд полисахаридов, обладающих плазмозаменяющим, противоязвенным, гипохолестеринемическим, эмульгирующим, ростостимулирующим и антикоагулянтным свойствами. Разработан биореактив Гледол, используемый для выделения иммунокомпетентных клеток крови. Этот препарат является аналогом импортного препарата Фиколла.
Глубокое химическое исследование растительных белков начато в ИХРВ АН РУз в 1966 г. Впервые определены первичная и вторичная структура 7S и 11S глобулинов, эстеразы хлопчатника и рицина Т из семян клещевины. Разработаны методы белковых маркеров для определения видовой принадлежности хлопчатника, а также иммунохимический метод оценки вилтоустойчивости на основе ингибиторов протеаз. На основе ферментов из млечного сока дынного дерева Carica papaya создан препарат Кукумазим, обладающий протеолитической активностью широкого' спектра действия, благодаря чему он способствует расщеплению белков некротической ткани и применяется в травматологической, хирургической и гинекологической практике. С 1970 г. в Институте проводятся работы по изучению растительных лигнинов. В последние годы исследования проводятся с целью направленной модификации технических лигнинов, в результате были созданы стимуляторы роста растений (Рослин, Нитромэл), сорбенты (ГЛРЛ - гидролизный лигнин рисовой лузги, ГЛШСХ -гидролизный лигнин шелухи семян хлопчатника, НЛ - нитролигнин), преобразователи ржавчины и др. препараты.
В 1962 г. в Институте организована лаборатория органического синтеза, а в 1994 г. - отдел органического синтеза, в задачу которого входит разработка теоретических основ поиска и синтеза новых химических средств защиты растений, а также изучение механизмов реакций. Кроме того, отдел исследует растительные регуляторы роста и аналоги известных химических средств защиты растений от болезней и вредителей, целенаправленно проводит синтез новых гербицидов, фунгицидов, бактерицидов, дефолиантов, стимуляторов роста растений, установление зависимости между биологической активностью и химическим строением. Отделом разработан экономически удобный метод получения синтетического алкалоида Дезоксипеганина гидрохлорида. Фунгицид Олгин разрешен для применения в борьбе с некоторыми болезнями растений. Создан биостимулятор Учкун, который повышает урожайность многих сельскохозяйственных культур. В результате проведенной работы по многоступенчатому отбору активных соединений в СССР были рекомендованы дефолиант Бутилкаптакс для тонковолокнистых сортов хлопчатника, системный фунгицид Узген, препараты против вилта хлопчатника КМАХ и корневой гнили и гоммоза хлопчатника Никамизолон.
Разработка технологий получения растительных и синтетических препаратов проводится технологическими лабораториями Института. Создано 50 оригинальных технологий производства лекарственных препаратов, регуляторов роста растений и пищевых продуктов. Основные разработки внедрялись в Узбекистане (Ташхимфармзавод, заводы Химпрома г.Ферганы, Навои, Кокандский МЖК и др.); в Казахстане (Чимкентский Фармзавод); в России (ВИЛР, Мантуровский Фармзавод и др). Разработаны технологии производства таких импортозамещающих противогельминтных препаратов, как Медамин, Альбендазол и Фенасал. Разработаны технологические схемы производства препаратов Лидокаин, Ридомил, Толуин и Этоксилин. Разработан новый метод получения действующего вещества препарата Розалин. Созданы технологии препаратов Линказол, Никамизолон, Рослин, Тетранил, КМАХ, Кусцид для сельского хозяйство.
Благодаря совместной работе химиков, фармакологов и технологов изучено 2000 растительных веществ, проведены клинические испытания 60 лекарственных препаратов и биологически активных добавок, 30 препаратов рекомендовано для использования в медицинской практике Фармакологическим Комитетом СССР и Фармакологическим Комитетом Республики Узбекистан.
Оригинальные научные работы химиков и фармакологов Института получили признание на мировом уровне, а продукция Института реализуется не только в Республике Узбекистан, но и за ее пределами. В настоящее время ИХРВ является одним из ведущих центров по изучению растительных веществ и созданию продуктов на их основе.
Организованное в Институте в 1984 г. Опытное производство в настоящее время объединяет практически три модуля: модуль по производству природных лекарственных препаратов, модуль по производству синтетических препаратов, модуль по производству препаратов сельскохозяйственного назначения. В них в полупромышленных и промышленных масштабах ведутся работы по наработке субстанций лекарственных препаратов из растительных источников, на основе синтеза, а также средств защиты и стимулирования роста растений. Опытное производство обеспечивает поставку субстанций и готовых форм лекарственных средств по разработкам Института как по Республике, так и их экспорт в зарубежные страны, обеспечивая поступление договорных и валютных средств. На Опытном производстве Института в настоящее время производится 15 медицинских препаратов и биологически активных добавок.
В Институте издается международный журнал «Химия природных соединений», который переводится на английский язык издательством «Springer» и распространяется во многих странах мира в двух версиях. Подписка на журнал и его рейтинг из года в год растет.
