4.2. In vitro pavairošana

In vitro pavairošana jeb mikropavairošana ir veģetatīvā pavairošanas veida variants, ko veic, izmantojot augu izcelsmes eksplantus, kas kultivēti aseptiskos in vitro apstākļos [87]. Tas piedāvā iespēju ražot lielu skaitu augu, kurus var izpētīt, lai iegūtu vērtīgus metabolītus, vienlaikus samazinot savvaļas un apdraudēto sugu pārmērīgu izmantošanu [88]. Diferencētu stādu (mikrovairoto augu) izmantošana ir obligāta, ja bioaktīvo molekulu ražo tikai specializētos augu orgānos vai audos (piemēram, ēteriskās eļļas). Vēl viena in vitro pavairotu augu izmantošanas priekšrocība ir saistīta ar to stabilitāti un lielāku sekundāro metabolītu ražu. In vitro kultūras sistēmu izmantošana ļauj ražot neatkarīgi no sezonāliem ierobežojumiem un ātri un efektīvi izolēt mērķa bioaktīvo molekulu, kā arī ražošanas uzticamību un paredzamību [25].

Cistanche glikozīds var arī palielināt SOD aktivitāti sirds un aknu audos un būtiski samazināt lipofuscīna un MDA saturu katrā audā, efektīvi attīrot dažādus reaktīvos skābekļa radikāļus (OH-, H2O₂ utt.) un aizsargājot no izraisītiem DNS bojājumiem. ar OH-radikāļiem. Cistanche feniletanoīda glikozīdiem ir spēcīga brīvo radikāļu attīrīšanas spēja, augstāka reducējošā spēja nekā C vitamīnam, tie uzlabo SOD aktivitāti spermas suspensijā, samazina MDA saturu un zināmā mērā aizsargā spermas membrānas darbību. Cistanche polisaharīdi var uzlabot SOD un GSH-Px aktivitāti eksperimentāli novecojošu D-galaktozes izraisītu peļu eritrocītos un plaušu audos, kā arī samazināt MDA un kolagēna saturu plaušās un plazmā, kā arī palielināt elastīna saturu. laba attīrošā iedarbība uz DPPH, pagarina hipoksijas laiku novecojošām pelēm, uzlabo SOD aktivitāti serumā un aizkavē plaušu fizioloģisko deģenerāciju eksperimentāli novecojošām pelēm Ar šūnu morfoloģisko deģenerāciju eksperimenti ir parādījuši, ka Cistanche ir labas antioksidanta spējas un tas var būt zāles ādas novecošanās slimību profilaksei un ārstēšanai. Tajā pašā laikā ehinakozīdam Cistančā ir ievērojama spēja attīrīt DPPH brīvos radikāļus un novērst reaktīvās skābekļa sugas, novērst brīvo radikāļu izraisītu kolagēna noārdīšanos, un tam ir arī laba timīna brīvo radikāļu anjonu bojājumu labošanas ietekme.

Noklikšķiniet uz Uz cistanche Chemist noliktava

【Lai iegūtu plašāku informāciju:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】

Daži pētījumi ir norādījuši uz in vitro pavairošanas efektivitāti bioaktīvo savienojumu ražošanas ziņā. Goyal et al. (2013) atklāja, ka zemo krūmu melleņu kloniem, kas iegūti ar mikropavairošanu, bija augstāks flavonoīdu un fenola saturs, salīdzinot ar tiem, kas izstrādāti, izmantojot parasto pavairošanas metodi [89]. Līdzīgus atklājumus ziņoja Ziziphora senior L. Dakah et al. (2014) [90]. Autori atklāja, ka Ziziphora senior L. in vitro pavairotajiem augu ekstraktiem ir lielāka radikāļu attīrīšanas spēja nekā savvaļas augiem. Viņi arī skaidroja šo ievērojamo atšķirību ar stresa apstākļiem, kas rodas, veidojot in vitro kultūru, vai ar augu augšanas regulatoru klātbūtni, kam var būt stimulējoša ietekme uz polifenolu ražošanu [90]. Ir zināms, ka Huperzia serrata, ķīniešu kultūrā nozīmīgs tradicionālais augs, ražo vērtīgu savienojumu Huperzine A (HupA). Huperzia serrata ekstraktiem, kas iegūti no mikro pavairotiem augiem, bija paaugstināta antioksidanta aktivitāte. Tomēr HupA produkcija saglabājas zemāka mikro pavairotos augos nekā savvaļas augos. Hipericīna saturs pēc tam palielinājās Hypericum hookerianum mikro pavairotos augu ekstraktos, salīdzinot ar ekstraktu, kas iegūts no savvaļas augiem [91]. Salvia officinalis in vitro kultūrā abietāna diterpēns tika konstatēts tikai dzinumu kultūrās, bet ne šūnu suspensijā, klepus vai matainajās saknēs [92]. Neskatoties uz iepriekš minēto, dažos gadījumos mikropavairošanas augiem fenola sastāvs un antioksidanta aktivitāte var būt zemāka nekā savvaļas augiem, piemēram, Cichorium pumilum Jacq [93], Caralluma tuberculata [94] un Alocasia longiloba Miq [95]. .

4.3. Kaloģenēze un šūnu suspensijas

Augiem ir ievērojama attīstības plastiskums šūnu diferenciācijai, jo tā ir augu šūnu galvenā iezīme. Pateicoties šai izcilajai īpašībai, augi, reaģējot uz vides ierobežojumiem, visticamāk, patogēnu invāziju vai fiziskiem bojājumiem, var veidot neorganizētas šūnu masas, ko dēvē par kallusiem [96]. Kalusa kultūras izveide galvenokārt balstās uz šūnu dediferenciāciju. To var definēt kā procesu, kurā nobriedušas vai specializētas šūnas zaudē savu diferencēto raksturu un kļūst nepilngadīgas (dediferencētas) [97].

Pārnesot uz šķidru barotni, kallusa kultūras kopas var atdalīties mazos gabaliņos, agregātos vai pat atsevišķās šūnās, tādējādi iegūstot šūnu suspensijas kultūras. Kalluss parasti ir neviendabīgs. Šūnu suspensijas ir potenciāls augstvērtīgu augu izcelsmes bioaktīvo savienojumu avots [97,98]. Šūnu suspensijas ietver viendabīgu šūnu populāciju, kas ražo vienmērīgus un ātrus barības vielu un augu augšanas regulatorus. Tie arī viegli pielāgojas vairākām biotehnoloģiskām stratēģijām, piemēram, ierosināšanai, prekursoru barošanai un biokonversijai vai biotransformācijai, kā arī masveida ražošanai bioreaktoros (palielināšana) [7]. Vairāki nozīmīgi augu izcelsmes bioaktīvie savienojumi ir ražoti, izmantojot kaloģenēzes un šūnu suspensijas tehnoloģijas, un lielākā daļa tika iegūta, izmantojot šūnu suspensijas [98]. Galvenie PDBC, kas ražoti, izmantojot šūnu suspensijas, ir Echinan 4 P, Acetos 10 P, Teoside 10 un Teupol 50 P [99 100].

Daudzi pētījumi ir ziņojuši par šūnu suspensiju efektivitāti vēlamo bioaktīvo savienojumu ražošanā. Piemēram, ginsenozīda ražošana tika iegūta, izmantojot Panax quinquefolium šūnu suspensijas, kas izstrādātas MS barotnē 1 mg/l 2.4-Dihlorfenoksietiķskābes un 0,25 mg/l kinetīna [1]. 01]. Šikonīna ražošana tika novērtēta no Onosma bublotrichum šūnu suspensijām MS barotnē, kas papildināta ar 0,2 mg/l IAA un 2,10 mg/l Kinetin kallusiem un SH barotnē šūnu suspensijām [102]. Glycyrrhiza uralensis šūnu suspensijas spēja radīt ievērojamu daudzumu flavonoīdu Murashige un Skoog barotnē, kas papildināta ar 2,4-D, NAA un BA kombināciju un izdalīta ar metiljasmonātu [103]. 20- hidroksiekdizons tika iegūts gan no Achtranthes bidentate, gan Vitex glabrata šūnu suspensijas, kas audzētas gan NAA, gan 0,2 mg/l BA klātbūtnē Achtranthes bidentate un 2,4-D un BA klātbūtnē Vitex. glabrata [104].

Vairāki iepriekšējie pētījumi ir uzsvēruši kallusa un šūnu kultūru lielo potenciālu ādas slimību ārstēšanā. Dilochos biflorus cilmes šūnu kultūras iegūto ūdenī šķīstošo ekstraktu raksturoja Belmonte et al. (2014) par lielo izoflavonu, galvenokārt daidzeīna, genistīna un to glikozīdu atvasinājumu, daudzumu. Autori atklāja, ka iegūtais ekstrakts uzrādīja ievērojamu UV izraisītas eritēmas inhibējošo darbību, kas iezīmēja šo augu izcelsmes savienojumu aizsargājošo iedarbību pret UV starojumu, īpaši pret saules apdegumiem un saules eritēmu [105]. Vēlāk Imparato et al. (2016) izmantoja ādas mākslīgos modeļus, lai demonstrētu Dilochos biflorus šūnu kultūras ekstraktu UV aizsardzības spēju uz ECM komponentiem [106]. Šī izcilā dermoaizsardzības aktivitāte bija saistīta ar ekstrakta spēju attīrīt brīvos radikāļus, kavēt kolagēna veidošanos dermā un saglabāt kolagēna struktūru līdz 72 stundām pēc UVA starojuma iedarbības [106]. Tauriņu krūmu (Buddleja davidii) ekstrakti, kas iegūti, izmantojot šūnu suspensijas kultūras, radīja lielu daudzumu verbaskozīda, fenilpropanoīda glikozīda savienojuma, kas pazīstams ar savām daudzpusīgajām aizsargājošajām īpašībām (antioksidants, helātu veidotājs, pretiekaisuma līdzeklis). Izpētot iegūto ekstraktu dermatoloģiskās īpašības, tika atklāta šī ekstrakta spēcīgā ādas atjaunošanas spēja un ādas iekaisuma profilaktiskā iedarbība, kas saistīta ar spēcīgu kolagenāzes aktivitātes inhibīciju un pro-iekaisuma faktoru apspiešanu [107]. Bengālijas kafijas (Coffea bengalensis) augu šūnu kultūras ekstrakti nesatur kofeīnu, un tiem ir liels potenciāls izmantošanai ādas kopšanā. Piemēram, tika pierādīts, ka ūdenī šķīstošais ekstrakts, kas iegūts no Coffea bengalensis šūnu kultūrām, rosināja kolagēna I un II sintēzi fibroblastos, veicināja lipāzes aktivitāti un stimulēja ar hidratāciju saistīto gēnu ekspresiju keratinocītos [108].

5. Galvenās biotehnoloģiskās pieejas augu izcelsmes bioaktīvo savienojumu ražošanas palielināšanai

Augu šūnu un audu kultūra (PCTC) ir daudzsološs biotehnoloģijas rīks, lai ražotu plašu fitoķīmisko vielu skaitu farmācijas vajadzībām. Tomēr tirgū ir pieejami tikai daži veiksmīgi gadījumi, jo ir minimāla fitoķīmiskā produktivitāte, kas nav pietiekama kultivēšanas izmaksu segšanai [76]. Tādējādi pēdējo desmit gadu laikā pētījumi ir bijuši vērsti uz augstvērtīgu fitoķīmisko vielu ražošanas uzlabošanu, nepalielinot ražošanas izmaksas, lai paplašinātu in vitro kultivēšanas metožu izmantošanu kā "ķīmisko rūpnīcu" [109]. Lai palielinātu PDBC ražošanu, ir plaši izmantotas vairākas stratēģijas, tostarp ierosināšana, vielmaiņas inženierija, imobilizācija, caurlaidība un divfāžu sistēmas (2. attēls) [77].

5.1. Izvilkšana

Izvilkšana ir viena no efektīvākajām procedūrām, ko mūsdienās izmanto, lai uzlabotu PDBC biotehnoloģisko ražošanu. Lai veicinātu augu aizsardzību un izraisītu sekundāro metabolītu biosintēzi un ražošanu, ir jāizmanto specifiski savienojumi, ko parasti sauc par izsaucējiem [110]. Var izdalīt divus atšķirīgus elicitoru veidus: abiotiskus un biotiskos elicitorus. Abiotiskie elicitori savāc visas nebioloģiskās vielas, piemēram, neorganiskos savienojumus, piemēram, metālu jonus vai sāļus (kalcija hlorīdu, sudraba nitrātu, magnija sulfātu, dzīvsudraba hlorīdu, kobalta hlorīdu, cinka jonus utt.), kas stimulē bioaktīvās vielas, pielāgojot augu sekundāro metabolismu [43]. Atšķirībā no abiotiskajiem elicitoriem, biotiskajiem elicitoriem ir bioloģiska izcelsme. Tos izmanto vai nu kā neapstrādātus ekstraktus, vai daļēji attīrītus patogēnus vai augu izcelsmes produktus. Tie var būt vai nu no sarežģīta sastāva, piemēram, sēnīšu un rauga ekstrakti, vai arī no specifiska sastāva, piemēram, glikoproteīni, attīrīts hitozāns, algināts, ksantāns, polisaharīdi utt. [111]. Vairāki parametri, tostarp izsaucēja veids, koncentrācija, iedarbības laiks, kultūras veids, barotnes sastāvs, šūnu līnija, stadija un kultūras vecums, ir galvenie faktori, kas ietekmē ierosināšanas procedūras efektivitāti PDBC ražošanā [112]. .

Izraisīšana ir plaši izmantota, lai palielinātu PDBC ražošanu in vitro kultūrās. Vairākos ziņojumos ir uzsvērta šīs metodes efektivitāte. Pueraria cannoli suspensijas šūnu radīšana, izmantojot salicilskābi, uzlaboja izoflavonoīdu veidošanos un uzkrāšanos, konkrētāk, khvakhurīnu, daidzeīnu, puerarīnu un genistīnu, kas ir molekulas, kurām piemīt lieliskas pretnovecošanās īpašības [57]. Solanum xanthocarpum kalusa kultūras ierosināšana, izmantojot zilo gaismu, izraisīja maksimālo metil-kofeāta, eskuletīna, kofeīnskābes un skopoletīna ražošanu. Šīs molekulas ir pazīstamas ar savu lielisko antioksidantu, pretiekaisuma, pretdiabēta un pretnovecošanās aktivitāti [113]. NaCl izraisīta sāls stresa uzklāšana kultivētam kardona (Cynara cardunculus L. var altilis) kallusam palielināja kopējo fenola un antioksidantu saturu, kā rezultātā palielinājās prokolagēna un akvaporīna ražošana ādas šūnās, tādējādi veicinot bioaktīvo vielu ražošanu. savienojumi, ko var izmantot kosmētikas preparātos [114]. Metiljasmonāta ierosināšana, kas pielietota Isatis indigotica matains sakņu kultūrām, uzrādīja izcilus rezultātus lignānu ražošanā. Tas arī ļāva atklāt AP2/ERFs TF, kas ir iesaistīti šīs bioaktīvo savienojumu klases ražošanā, kā arī pārregulētus biosintētiskos gēnus, kas uzsver, cik svarīgi ir identificēt galvenos regulējošos mehānismus, ko var izmantot vielmaiņas inženierijas in vitro kultūras [115]. Citi PDBC ražošanas stimulēšanas efektivitātes piemēri ir parādīti 3. tabulā.

5.2. Prekursoru un barības vielu barošana

Prekursoru barošana ir biotehnoloģiskā stratēģija, kas ir atkarīga no augu un augu šūnu kultūru spējas pārveidot prekursorus (papildināts ar barotnes kultūru) vēlamajos produktos, izmantojot jau esošus fermentus [135,136]. Šī tehnoloģija ir plaši izmantota, lai izraisītu konkrētu savienojumu ražošanu. Piemēram, daudzi ziņojumi ir parādījuši prekursoru barošanas efektivitāti PDBC sintēzes stimulācijā. Linum albuma matains sakņu kultūras, kas barotas ar zināmu lignāna prekursoru, skujkoku aldehīdu, izraisīja ievērojamu pinoresinola, lariciresinola un podofilotoksīna ražošanas pieaugumu [137]. Centella asiatica lapām iegūtajās kallus un šūnu suspensijās asiatikozīdu uzkrāšanās tika panākta, barotnei pievienojot aminoskābes, precīzāk, leicīnu [138]. Karppinens et al. (2007) ziņoja par līdzīgiem atklājumiem par hiperforīna ražošanu no Hypericum perforatum dzinumu kultūrām. Piemēram, autori atklāja, ka izoleicīna un valīna ievadīšana šaušanas kultūrā bija atbildīga par hiperforīna veidošanos. Izsekojot izoleicīna un valīna ievietošanu, izmantojot šo aminoskābju marķētās formas, autori atklāja, ka šīs divas aminoskābes tika iekļautas gan hiperforīna, gan hiperforīna acilsānu ķēdē [138].

Ievērojot to pašu principu kā prekursoru barošana, barības vielu barošanas mērķis ir palielināt PDBC ražu, pielāgojot barotnes fizikālos un ķīmiskos faktorus. Izrādījās, ka šī stratēģija ir efektīva biomasas palielināšanai un ginsenosīda ražošanai no žeņšeņa nejaušām sakņu kultūrām. Kā ziņots [139], biomasas ražošana un ginsenosīda daudzums palielinājās, kad kultūra tika papildināta ar svaigi sagatavotu barotni. Līdzīgi atklājumi tika ziņots arī par kofeīna blakusproduktu ražošanu no Echinacea purpurea nejaušām sakņu kultūrām [140] un taksola ražošanu no Taxus chinensis šūnu suspensijām [141].

5.3. Vielmaiņas inženierija

Metabolisma inženierija ir definēta kā specifisku vielu vai molekulu, piemēram, farmaceitisko līdzekļu, ķīmisko vielu, degvielas un zāļu ražošana, izjaucot vielmaiņas ceļus šūnās [142]. Tas sniedz pilnīgi jaunu viedokli, lai labāk izprastu PDBC biosintēzes ceļus, izmantojot pārmērīgas ekspresijas pētījumus. Tas var nozīmēt arī citu ceļu (konkurences ceļu) apspiešanu, lai uzlabotu specifisko biosintēzes ceļu mediatoru vielmaiņas plūsmu, lai nodrošinātu paaugstinātu produkciju [143]. Šīs stratēģijas galvenais mērķis ir veicināt šūnu aktivitāti, manipulējot ar šūnu funkcijām, izmantojot rekombinantās DNS tehnoloģiju. Līdz šim ir izmantotas vairākas stratēģijas, piemēram, no vienas sugas vai dažādiem organismiem izolētu gēnu ieviešana, promotori, kas uzlabo mērķa gēnu ekspresiju (mērķgēnu konstitutīva ekspresija, piemēram, izmantojot 35S promotoru), vai mērķa gēna vai gēnu traucējoša ekspresija (antisense). , RNS traucējumi vai CRISPR/Cas9 tehnoloģijas), ir izmantoti šī mērķa sasniegšanai [144]. Visizplatītākais ģenētiskās manipulācijas piemērs ir Agrobacterium tumefacient mediētas ģenētiskās transformācijas izmantošana, kas var ļaut ievadīt vēlamo gēnu.

Biosintēzes ceļa starpproduktu ģenētisko traucējumu var veikt arī, izmantojot citas alternatīvas transformācijas metodes, piemēram, protoplastu transformāciju, biolistiku (mikroprojekta bombardēšanu), liposomu mediētu transformāciju vai ziedputekšņu caurules ceļus [143]. Metabolisma inženierija piedāvā daudzas priekšrocības, lai palielinātu bioaktīvo savienojumu ražošanu, pārmērīgi ekspresējot gēnus (kas ir atbildīgi par regulējošo enzīmu ražošanu), kas ir iesaistīti to biosintēzes ceļos [145]. Tomēr, ņemot vērā regulējošā procesa sarežģītību augu šūnās un kritisko un ātrumu ierobežojošo enzīmu klātbūtni, kas ir atbildīgi par bioaktīvo savienojumu pārpilnības regulēšanu, PDBC ražošana, izmantojot vielmaiņas inženieriju, ir ierobežota. Tādējādi ir nepieciešami papildu pētījumi, lai noteiktu ātruma ierobežošanas posmus un to regulējumu [146,147].

5.4. Imobilizācija

Imobilizācija ir viena no galvenajām stratēģijām, ko var izmantot, lai uzlabotu PDBC ražošanu PCTC sistēmās. Tas balstās uz gēla matricas izmantošanu, kas nodrošina šūnu iesprūšanu. Tajā pašā laikā šūnas tiek pakļautas lielai jonu koncentrācijai, lai neitralizētu nevēlamo ietekmi uz šūnu metabolismu. Šī stratēģija ir piesaistījusi zinātniekus un pētniekus visā pasaulē, jo tā ļauj palielināt šūnu dzīvotspēju un ražoto bioaktīvo savienojumu stabilitāti, kā arī palielināt vēlamo molekulu ražošanu [148]. Šūnu ieslodzīšanai vai imobilizācijai kā gēla matricu var izmantot vairākas ķīmiskas vielas, piemēram, agarozi, alginātu, agaru un poliakrilamīdu kombinācijā ar alginātu. Alginātu polimēri ir visizplatītākās vielas, ko izmanto šūnu imobilizācijai, jo tie uzrāda vislabākos rezultātus attiecībā uz PDBC ražošanas ražu. Piemēram, Eurycoma longifolia šūnu agregātu ieslodzījums ar 2,5 procentiem algināta polimēra trīs nedēļas izraisīja būtisku 4H-imidazol{5}one, can thin-6- un striktosidīna sintāzes ražošanas pieaugumu. uz neimobilizētām šūnām [149]. Hitozanāzes ražošanai no Gongronella sp. šūnām vislielākā produkcija tika sasniegta, izmantojot šūnu imobilizāciju ar kalcija algināta (E404) gēlu kombinācijā ar poliuretāna putām pie pH 5,5 [150]. Juniperus chinensis, Premjet et al. (2007) atklāja, ka, izmantojot algināta polimēru, podofilotoksīna ražošana palielinājās par 96–98 procentiem iesprostotajās šūnās [151]. Plumbago rosea imobilizētās šūnas, izmantojot E404, trīs reizes palielināja plumbagīna, svarīgā bioaktīvā savienojuma, par kuru ziņots šajā augu sugā, ražošanu, salīdzinot ar šūnām, kas nav iesprostotas [152, 153]. Šūnu imobilizācijas labvēlīgo ietekmi var izskaidrot ar to, ka gēla (polimēra) matrica rada atbilstošu difūzijas gradientu virs imobilizētajām šūnām, kas uzlabo bioķīmisko komunikāciju. Polimēru matricas automātiski izraisa šūnu agregātu veidošanos, tādējādi samazinot šūnu atkarību no barotnes, kā rezultātā palielinās PDBC iznākums [148]. Lai gan šūnu imobilizācija palielina PDBC veidošanos, bioaktīvie savienojumi bieži tiek iesprostoti un bieži tiek uzglabāti šūnu vakuolos. Tādējādi šūnu imobilizācijas un ražošanas process ir ekonomiski atkarīgs no šūnas spējas izdalīt vēlamos bioaktīvos savienojumus blakus esošajā barotnē, kas var notikt dabiski, izmantojot dabiskus (pasīvās un aktīvās transportēšanas) vai mākslīgās (caurlaidības stratēģijas) sekrēcijas mehānismus [135].

5.5. Caurlaidība

Kā minēts iepriekš, PDBC parasti tiek iesprostoti specializētos orgānos vai šūnu struktūrās, parasti šūnu vakuolos. Tādējādi PDBC izdalīšanās barotnē kopā ar atbilstošu attīrīšanas procedūru var ļaut atgūt vēlamos savienojumus. Caurlaidības stratēģija balstās uz ķīmisku vai fizikālu pieeju izmantošanu, lai palielinātu augu šūnu membrānu caurlaidību. Ķīmisko caurlaidību var viegli īstenot, izmantojot organiskos šķīdinātājus, piemēram, dimetilsulfoksīdu [DMSO] un izopropanolu, un polisaharīdus, piemēram, hitozānu [135]. Taksolu, heksadekānu, dibutilftalātu vai dekanolu izmantoja, lai palielinātu Taxus chinensis šūnu kultūras caurlaidību [141]. Lai atgūtu PDBC no šūnu vakuoliem, var izmantot citas permeabilizācijas metodes, piemēram, elektriskos laukus un ultraskaņu [135]. Ņemiet vērā, ka PDBC uzkrāšanos var mainīt vai nu produkta sintēzes atgriezeniskā regulēšana (inhibīcija), vai bioaktīvo savienojumu sadalīšanās vidē. Šo šķērsli var izvairīties, izmantojot in situ produkta noņemšanu, kas ietver tiešu šķidruma–šķidruma vai šķidruma–cietvielas atdalīšanu [154], kur pēdējā uzrādīja labākus rezultātus nekā šķidruma–šķidruma kultūras sistēma. Cietām un šķidrām sistēmām parasti izmanto XAD4, XAD7 sveķus un aktivēto ogli. Piemēram, iepriekš tika pierādīts, ka XAD7 lietošana uzlaboja ajmalicīna un serpentīna veidošanos C. roseus, plumbagīna veidošanos Pityriasis rosea, alkaloīdu Eschscholzia californica un taksujannīna C veidošanos Taxus chinensis [155–158]. XAD4 tika veiksmīgi izmantots antrahinonu ražošanā no Morinda elliptica [159].

6. Antioksidantu vielu ražošana kosmētikas preparātiem, izmantojot biotehnoloģiju

PCTC metodes kombinācijā ar dažādām biotehnoloģiskām pieejām, kuru mērķis ir radīt lielu daudzumu PDBC, ir novedušas pie vairāku kosmētikas līdzekļu izstrādes ar pretnovecošanās un dermoaizsargājošu darbību. Daži no tiem ir patentēti, un vairākus kosmētikas produktus ir izstrādājuši vadošie kosmētikas nozares uzņēmumi. Tālāk ir sniegti daži patentu piemēri, kas reģistrēti pēdējā desmitgadē. Tie tika nejauši izvēlēti, lai parādītu konkrētus biotehnoloģijas, galvenokārt augu audu kultūras metožu pielietojumus galenisko un kosmētikas līdzekļu formulēšanā:

• Patents, ko ASV reģistrējis Blūms et al. 2012. gadā saistībā ar Malus domestica cv Uttwiler Spaetlauber augļiem dediferencētu augu šūnu izstrādi un to izmantošanu kosmētisko preparātu veidošanā, lai nodrošinātu cilmes šūnu aizsardzību gan pret iekšējiem, gan ārējiem stresa faktoriem, cilmes šūnu proliferācijas veicināšanu un profilaksi. šūnu apoptozes (patents US 8,580,320 B2). No šīm šūnu suspensijām ir izstrādāti dažādi kosmētiskie preparāti, starp kuriem ir izzūdoši krēmi, šķidrie balzami, intensīvās matu maskas, acu krēmi. Izstrādāto kosmētisko preparātu efektivitāte pārbaudīta uz cilmes šūnām, kuru izcelsme ir no nabassaites, matu folikulām un fibroblastiem.

• Itālijas komanda veiksmīgi ģenerēja Syringa vulgaris augu šūnas no augu audu in vitro kultūras aseptiskos apstākļos augšanas traukos, kas papildināti ar īpašiem augu augšanas regulatoriem (Dal Monte et al., 2006; patenta numurs: US 7 718 199 B2). Ar kallus iegūtajām šūnu suspensijām tika veikta ūdens ekstrakcija. HPLC profilēšana atklāja ievērojamu daudzumu verbaskozīda un verbaskozīda. No šūnu suspensijas iegūtie ekstrakti uzrādīja spēcīgu antioksidantu un attīrošu aktivitāti pret brīvajiem radikāļiem. Turklāt izstrādātajiem ekstraktiem bija lieliskas īpašības pret matu izkrišanu, pateicoties to spējai inhibēt 5-alfa reduktāzi un lipoksigenāzi. Iegūtajiem ekstraktiem bija arī spēcīga antitirozināzes aktivitāte un ievērojamas ādas balināšanas īpašības.

• Īrisa augu (Iris pallida, Iris germanica un Iris florentina) nediferencētas šūnas 2001. gadā ģenerēja Bretons un Gueniche. No ģenerētajām šūnām tika izstrādāti galēna preparāti. Pēc izgudrotāju apgalvojumiem izstrādātie preparāti ietvēra sauļošanās līdzekļus ar aktīvām sastāvdaļām, kas nodrošināja ārpusšūnu matricas proteīnu aizsardzību, piemēram, no UV starojuma, izmantojot MMP proteīnu enzīmu inhibīciju (Breton un Gueniche 2001. gadā, patenta numurs: EP 1 174 120 B1).

• Leontopodium alpinum nediferencētas šūnas, kas iegūtas, izmantojot in vitro šūnu kultūras, kosmētisko preparātu pagatavošanai izmantoja franču izgudrotāji (Gracioso et al.). Izgudrotāji atklājumu publicēja kā patentu 2016. gadā (Patenta depozīcija 2015. gadā, Patenta numurs: WO 2016/113659 A1). Izstrādātais produkts tika piedāvāts kā kosmētiskā procedūra ādas novecojušo šūnu homeostāzes atjaunošanai un šūnu vielmaiņas un enerģētiskās aktivitātes palielināšanai.

• Nediferencētas Marrubium vulgare šūnas kā izejvielu kosmētisko preparātu izstrādei izmantoja Ringenbach et al. pazīstamai kosmētikas firmai. Patents reģistrēts 2016. Šim patentam no augu šūnām, kas iegūtas, izmantojot in vitro šūnu kultivēšanas procesu, tika sagatavota kosmētiskā kompozīcija. Izgudrotāji piedāvāja šo kosmētisko preparātu lokālai ārstēšanai, lai uzlabotu ādas vispārējo stāvokli, izskatu un piedēkļus, precīzāk, poru savilkšanai un ādas nepilnībām. No atklātās aktīvās sastāvdaļas ir izstrādāti dažādi galeniskie preparāti, tostarp krēmi, serumi, audu maskas un tīrīšanas losjoni (Patenta numurs: WO 2017/163174 A1).

• 2016. gadā Itālijas komanda (Tito et al.) izstrādāja kosmētisko preparātu. Izgudrojums, uz kuru attiecas šis patents, ir vērsts uz trīs augu sugu somatisko embriju izmantošanu: Lotus japonicus, Citrus limon un Rosa gardenia. Iegūtie ekstrakti lieliski iedarbojas pret ādas novecošanās nepilnībām un satur ādas audus atjaunojošas īpašības (Patenta numurs: WO 2016/173867 A1).

• Berry et al., izmantojot Camellia sinensis var assamica dediferencētas cilmes šūnu kultūras ekstrakcijas, izstrādāja kosmētikas līdzekli ar spēju aizsargāt ādu no izžūšanas un/vai novērst UV starojuma radītos bojājumus. Izstrādātais produkts tika patentēts 2017. gadā. Izgudrojuma efektivitāte tika pārbaudīta cilvēka pieaugušā dermas fibroblastos. Pēc izgudrotāju domām, radītajiem tējas ekstraktiem bija pretiekaisuma īpašības, tie novērš ādas šūnu izžūšanu un aizsargāja ādas šūnas no UV starojuma (Patenta numurs: WO 2017/178238 A1).

7. Secinājumi

Ādas novecošanās ir viena no visbiežāk sastopamajām dermatoloģiskām problēmām, kas ietekmē cilvēka ādu un tās izskatu, kā rezultātā rodas brūču atjaunošanas traucējumi, grumbu veidošanās, kā arī ādas tonusa un elastības zudums. Gadu gaitā ir izstrādāti vairāki uz ķīmiskām vielām balstīti produkti, lai novērstu ādas pretnovecošanās procesu un samazinātu tā ietekmi. Tomēr, izmantojot ķīmiskos produktus, ir radušās vairākas problēmas, kas galvenokārt saistītas ar šūnu jutīgumu, alerģijām un dažu ķīmisko produktu un vielu blakusparādībām. Kā alternatīva ir ierosināti dabiski un augu izcelsmes produkti, pamatojoties uz to izcilajām īpašībām. Tomēr augu izcelsmes bioaktīvo sastāvdaļu izstrāde ir ļoti atkarīga no augu materiāla, ko var ietekmēt gan iekšējie, gan ārējie faktori. Augu audu kultūras metodes var nodrošināt milzīgu daudzumu viendabīga augu materiāla neatkarīgi no šiem faktoriem, lai nodrošinātu pietiekamu bioaktīvo savienojumu ražošanu. Turklāt PDBC var ražot, izmantojot tādas biotehnoloģiskās stratēģijas kā ierosināšana, vielmaiņas inženierija, barības vielu un prekursoru barošana, imobilizācija un caurlaidība. Šajā darbā tika sniegts visaptverošs pārskats par biotehnoloģiskām metodēm, ko izmanto bioaktīvo savienojumu ražošanai, koncentrējoties uz antioksidantiem, kuriem piemīt pretnovecošanās īpašības. Ir aplūkoti arī daži kosmētikas līdzekļu ražošanā izmantoto augu audu kultūras metožu piemēri, lai uzsvērtu biotehnoloģisko instrumentu nozīmi ilgtspējīgā PDBC ražošanā.

【Lai iegūtu plašāku informāciju:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】