4.2. In vitro -lisäys

In vitro -lisäys tai mikrolisäys on variantti vegetatiivisesta lisääntymismuodosta, joka saadaan aikaan käyttämällä kasviperäisiä eksplantteja, joita viljellään aseptisissa in vitro -olosuhteissa [87]. Se tarjoaa mahdollisuuden tuottaa suuri määrä kasveja, joita voidaan tutkia arvokkaiden aineenvaihduntatuotteiden uuttamiseksi ja samalla vähentää luonnonvaraisten ja uhanalaisten lajien liikakäyttöä [88]. Erilaistettujen kasvien (mikrolisättyjen kasvien) käyttö on pakollista, kun bioaktiivinen molekyyli tuotetaan yksinomaan erityisissä kasvin elimissä tai kudoksissa (esim. eteeriset öljyt). Toinen in vitro -lisättyjen kasvien käytön etu liittyy niiden stabiilisuuteen ja sekundaaristen metaboliittien korkeampiin saantoihin. In vitro -viljelyjärjestelmien käyttö mahdollistaa kausiluonteisista rajoituksista riippumattoman tuotannon ja kohdennetun bioaktiivisen molekyylin nopean ja tehokkaan eristämisen sekä tuotannon luotettavuuden ja ennustettavuuden [25].

Cistanchen glykosidi voi myös lisätä SOD:n aktiivisuutta sydämen ja maksan kudoksissa ja vähentää merkittävästi lipofussiinin ja MDA:n pitoisuutta kussakin kudoksessa, poistaen tehokkaasti erilaisia ​​reaktiivisia happiradikaaleja (OH-, H2O₂ jne.) ja suojaamalla DNA-vaurioilta. OH-radikaalien toimesta. Cistanche-fenyylietanoidiglykosideilla on vahva vapaita radikaaleja poistava kyky, suurempi pelkistyskyky kuin C-vitamiini, ne parantavat SOD:n aktiivisuutta siittiösuspensiossa, vähentävät MDA-pitoisuutta ja niillä on tietty suojaava vaikutus siittiöiden kalvon toimintaan. Cistanche-polysakkaridit voivat lisätä SOD:n ja GSH-Px:n aktiivisuutta D-galaktoosin aiheuttamien kokeellisesti vanhentuvien hiirten punasoluissa ja keuhkokudoksissa sekä vähentää MDA- ja kollageenipitoisuutta keuhkoissa ja plasmassa sekä lisätä elastiinipitoisuutta. hyvä huuhteluvaikutus DPPH:lle, pidentää hypoksian aikaa vanhenevilla hiirillä, parantaa SOD:n aktiivisuutta seerumissa ja viivyttää keuhkojen fysiologista rappeutumista kokeellisesti vanhenevilla hiirillä Solumorfologisen rappeutumisen yhteydessä kokeet ovat osoittaneet, että Cistanchella on hyvä antioksidanttikyky ja sillä on potentiaalia olla lääke ihon ikääntymisen sairauksien ehkäisyyn ja hoitoon. Samaan aikaan Cistanchen ekinakosidilla on merkittävä kyky poistaa DPPH-vapaita radikaaleja ja se voi poistaa reaktiivisia happilajeja, estää vapaiden radikaalien aiheuttaman kollageenin hajoamisen ja sillä on myös hyvä korjaava vaikutus tymiinin vapaiden radikaalien anionivaurioihin.

Napsauta Cistanche Chemist warehousessa

【Lisätietoja:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】

Jotkut tutkimukset ovat osoittaneet in vitro -lisäyksen tehokkuuden bioaktiivisten yhdisteiden tuotannon kannalta. Goyal et ai. (2013) havaitsivat, että mikrolisäyksellä saadut matalapensasmustikakloonit sisälsivät korkeampia flavonoidi- ja fenolipitoisuuksia verrattuna tavanomaisella lisäysmenetelmällä kehitettyihin [89]. Samanlaisia ​​löydöksiä raportoivat Ziziphora senior L. Dakah et ai. (2014) [90]. Kirjoittajat havaitsivat, että Ziziphora senior L.:n in vitro -lisätetyt kasviuutteet osoittivat voimakkaampaa radikaalien poistamiskykyä kuin luonnonvaraisilla kasveilla. He selittivät myös tämän huomattavan eron stressiolosuhteilla, jotka syntyvät in vitro -viljelyn perustamisesta tai kasvien kasvunsäätelyaineiden läsnäolosta, joilla voi olla stimuloiva vaikutus polyfenolin tuotantoon [90]. Huperzia serrata, tärkeä perinteinen yrtti kiinalaisessa kulttuurissa, tunnetaan tuottavan arvokasta yhdistettä, Huperzine A:ta (HupA). Mikrolisäyskasveista saaduilla Huperzia serrata -uutteilla oli lisääntynyt antioksidanttiaktiivisuus. HupA:n tuotanto jää kuitenkin pienemmäksi mikrolisäyskasveissa kuin luonnonvaraisissa kasveissa. Hypericum hookerianum -mikrolisättyjen kasviuutteiden hyperisiinipitoisuus kasvoi myöhemmin verrattuna luonnonvaraisista kasveista saatuun uutteeseen [91]. Salvia officinalis -bakteerin in vitro -viljelmässä abietaaniditerpeeniä havaittiin vain versoviljelmissä, mutta ei solususpensioissa, kovettumissa tai karvajuurissa [92]. Yllä olevasta huolimatta fenolikoostumus ja antioksidanttiaktiivisuus voivat joissain tapauksissa olla pienempiä mikrolisäyskasveissa verrattuna luonnonvaraisiin kasveihin, kuten Cichorium pumilum Jacq [93], Caralluma tuberculata [94] ja Alocasia longiloba Miq [95]. .

4.3. Kalogeneesi ja solususpensiot

Kasveilla on huomattava kehitysplastisuus solujen erilaistumisen kannalta, koska se on kasvisolujen pääominaisuus. Tämän erinomaisen ominaisuuden ansiosta kasvit voivat muodostaa järjestäytymättömiä solumassoja, joita kutsutaan kovettumiksi, vastauksena ympäristön rajoituksiin, todennäköisimmin patogeenien tunkeutumiseen tai fyysisiin vaurioihin [96]. Kallusviljelmän muodostuminen perustuu enimmäkseen solujen erilaistumiseen. Tämä voidaan määritellä prosessiksi, jossa kypsät tai erikoistuneet solut menettävät erilaistuneen luonteensa ja muuttuvat nuoriksi (erilaistuneet) [97].

Nestemäiseen väliaineeseen siirrettynä kallusviljelmäpalat voivat erottua pieniksi paloiksi, aggregaatteiksi tai jopa yksittäisiksi soluiksi, jolloin saadaan aikaan solususpensioviljelmiä. Kallus on tyypillisesti heterogeeninen. Solususpensiot ovat mahdollinen arvokkaiden kasviperäisten bioaktiivisten yhdisteiden lähde [97,98]. Solususpensiot käsittävät homogeenisen solupopulaation, joka tuottaa tasalaatuisia ja nopeita ravinto- ja kasvien kasvun säätelyaineita. Ne sopivat helposti myös useisiin bioteknologisiin strategioihin, kuten herättämiseen, esiastesyöttöön ja biokonversioon tai biotransformaatioon, sekä massatuotantoon bioreaktoreissa (mittakaavan lisääminen) [7]. Useita tärkeitä kasviperäisiä bioaktiivisia yhdisteitä on tuotettu käyttämällä kallogeneesi- ja solususpensioteknologioita, joista suurin osa on saatu käyttämällä solususpensioita [98]. Tärkeimmät solususpensioilla tuotetut PDBC:t ovat Echinan 4 P, Acetos 10 P, Teoside 10 ja Teupol 50 P [99 100].

Monet tutkimukset ovat raportoineet solususpensioiden tehokkuudesta haluttujen bioaktiivisten yhdisteiden tuottamisessa. Esimerkiksi ginsenosidin tuotanto saatiin aikaan Panax quinquefolium -solususpensioilla, jotka oli kehitetty MS-elatusaineessa, kun läsnä oli 1 mg/l 24-dikloorifenoksiaetikkahappoa ja 0,25 mg/l kinetiiniä [1 01]. Shikoniinin tuotanto arvioitiin Onosma bublotrichumin solususpensioista MS-elatusaineessa, johon oli lisätty 0,2 mg/l IAA:ta ja 2,10 mg/l Kinetiiniä kovettumien osalta, ja SH-elatusaineessa solususpensioita varten [102]. Glycyrrhiza uralensis -solususpensiot pystyivät tuottamaan merkittäviä määriä flavonoideja Murashige- ja Skoog-elatusaineessa, jota oli täydennetty 2,4-D:n, NAA:n ja BA:n yhdistelmällä ja saatu aikaan metyylijasmonaatilla [103]. 20- hydroksiekdysonia saatiin sekä Achtranthes bidentate- että Vitex glabrata -solususpensioista, joita oli kasvatettu sekä NAA:n että 0,2 mg/l BA:n läsnä ollessa Achtranthes bidentatelle ja 2,4-D:n ja BA:n läsnäollessa Vitexille. glabrata [104].

Useat aiemmat tutkimukset ovat korostaneet kallus- ja soluviljelmien suurta potentiaalia ihosairauksien hoidossa. Dilochos biflorus -kantasoluviljelmästä johdettua vesiliukoista uutetta karakterisoivat Belmonte et ai. (2014) isoflavonien suuren määrän, pääasiassa daidzeiinin, genistiinin ja niiden glukosidijohdannaisten vuoksi. Kirjoittajat havaitsivat, että syntyvä uutte osoitti havaittavaa UV-indusoitua punoitusta estävää vaikutusta, mikä korosti näiden kasviperäisten yhdisteiden suojaavia vaikutuksia UV-säteilyä, erityisesti auringonpolttamaa ja auringon punoitusta vastaan ​​[105]. Myöhemmin Imparato et ai. (2016) käyttivät ihon keinotekoisia malleja osoittaakseen Dilochos biflorus -soluviljelmäuutteiden UV-suojakyvyn ECM-komponenteilla [106]. Tämä erinomainen ihoa suojaava aktiivisuus liittyi uutteen kykyyn poistaa vapaita radikaaleja, estää kollagenaasin tuotantoa ihossa ja säilyttää kollageenirakenteen jopa 72 tuntia UVA-säteilylle altistumisen jälkeen [106]. Solususpensioviljelmillä saadut perhospensasuutteet (Buddleja davidii) tuottivat suuria määriä verbaskosidia, fenyylipropanoidiglykosidiyhdistettä, joka tunnetaan monipuolisista suojaavista ominaisuuksistaan ​​(antioksidantti, kelaattori, tulehdusta ehkäisevä). Syntyneiden uutteiden dermatologisten ominaisuuksien tutkiminen osoitti tämän uutteen vahvan ihon korjauskapasiteetin ja ihotulehdusta ehkäisevän vaikutuksen, mikä johtui kollagenaasiaktiivisuuden voimakkaasta estämisestä ja tulehdusta edistävien tekijöiden tukahduttamisesta [107]. Bengal-kahvin (Coffea bengalensis) kasvisoluviljelmäuutteet ovat kofeiinittomia ja niillä on suuri potentiaali käyttää ihonhoidossa. Esimerkiksi osoitettiin, että Coffea bengalensis -soluviljelmistä saatu vesiliukoinen uute sai aikaan kollageeni I- ja II-synteesiä fibroblasteissa, edisti lipaasiaktiivisuutta ja stimuloi hydraatioon liittyvien geenien ilmentymistä keratinosyyteissä [108].

5. Tärkeimmät bioteknologiset lähestymistavat kasviperäisten bioaktiivisten yhdisteiden tuotannon lisäämiseen

Kasvisolu- ja kudosviljelmä (PCTC) tarjoaa lupaavan bioteknologisen työkalun suuren määrän fytokemikaalien tuottamiseen farmaseuttisiin tarkoituksiin. Markkinoilla on kuitenkin vain muutamia onnistuneita tapauksia, koska fytokemiallinen tuottavuus on vähäinen, mikä ei riitä kattamaan viljelykustannuksia [76]. Niinpä viime vuosikymmenen aikana tutkimus on suunnattu tehostamaan arvokkaiden fytokemikaalien tuotantoa ilman, että tuotantokustannuksia on lisätty in vitro -viljelytekniikoiden käytön lisäämiseksi "kemiallisina tehtaina" [109]. Useita strategioita, mukaan lukien elitaatio, aineenvaihduntatekniikka, immobilisaatio, läpäisy ja kaksivaiheiset järjestelmät, on käytetty laajalti PDBC:iden tuotannon lisäämiseksi (kuva 2) [77].

5.1. Eliitaatio

Elitaatio on yksi tehokkaimmista menetelmistä, joita nykyään käytetään parantamaan PDBC:iden bioteknistä tuotantoa. Elisitoiminen vaatii tiettyjen yhdisteiden, jotka tunnetaan yleisesti elisiitoreina, käyttöä kasvien puolustamisen ja sekundäärisen metaboliitin biosynteesin ja tuotannon käynnistämiseksi [110]. Elisitorit voidaan erottaa kaksi eri tyyppiä: abioottiset ja bioottiset elisiitorit. Abioottiset elisitorit keräävät kaikki ei-biologiset aineet, kuten epäorgaaniset yhdisteet, esimerkiksi metalli-ionit tai suolat (kalsiumkloridi, hopeanitraatti, magnesiumsulfaatti, elohopeakloridi, kobolttikloridi, sinkki-ionit jne.), joiden tiedetään stimuloivan bioaktiiviset aineet kasvien sekundaarisen aineenvaihdunnan säätämisen kautta [43]. Toisin kuin abioottisilla elisiitoreilla, bioottisilla elisiitoreilla on biologinen alkuperä. Niitä käytetään joko raakauutteina tai osittain puhdistetuina taudinaiheuttajina tai kasviperäisinä tuotteina. Ne voivat olla joko monimutkaisia ​​koostumuksia, kuten sieni- ja hiivauutteita, tai spesifisiä koostumuksia, kuten glykoproteiineja, puhdistettua kitosaania, alginaattia, ksantaania, polysakkarideja jne. [111]. Useat parametrit, kuten herättäjätyyppi, pitoisuus, altistusaika, viljelytyyppi, elatusaineen koostumus, solulinja, vaihe ja viljelmän ikä, ovat tärkeimmät tekijät, jotka vaikuttavat PDBC-tuotannon herättämismenettelyn tehokkuuteen [112]. .

Eliitaatiota on käytetty laajalti lisäämään PDBC-tuotantoa in vitro -viljelmissä. Useat raportit ovat korostaneet tämän menetelmän tehokkuutta. Pueraria cannoli -suspensiosolujen saaminen esiin salisyylihapolla lisäsi isoflavonoidien tuotantoa ja kertymistä, tarkemmin sanottuna khwakhuriinin, daitseiinin, puerariinin ja genistiinin, jotka ovat molekyylejä, joilla on erinomaiset ikääntymistä estävät ominaisuudet [57]. Solanum xanthocarpumissa kallusviljelmän herättäminen sinisellä valolla johti metyylikafeaatin, esculetiinin, kofeiinihapon ja skopoletiinin huipputuotoon. Nämä molekyylit tunnetaan suuresta antioksidanttisesta, anti-inflammatorisesta, diabeettisesta ja ikääntymistä estävästä aktiivisuudestaan ​​[113]. NaCl-indusoidun suolastressin levittäminen viljellylle karduuni (Cynara cardunculus L. var altilis) kalluselle lisäsi fenolien ja antioksidanttien kokonaispitoisuutta, mikä johti prokollageenin ja akvaporiinin tuotannon lisääntymiseen ihosoluissa, mikä lisäsi bioaktiivisten aineiden tuotantoa. yhdisteitä, joita voidaan käyttää kosmeettisissa formulaatioissa [114]. Isatis indigotica -karvajuuriviljelmiin sovellettu metyylijasmonaattielitaatio osoitti erinomaisia ​​tuloksia lignaanien tuotannossa. Se mahdollisti myös AP2/ERF:n TF:iden löytämisen, jotka ovat olleet osallisena tämän bioaktiivisten yhdisteiden luokan tuotantoon, sekä lisääntyneeseen säätelemiseen perustuvia biosynteettisiä geenejä, mikä korostaa, että on tärkeää saada esiin keskeiset säätelymekanismit, joita voidaan käyttää aineenvaihduntatekniikan in vitro -viljelmät [115]. Muita esimerkkejä PDBC-tuotannon stimuloinnin tehokkuudesta on esitetty taulukossa 3.

5.2. Esiaste ja ravinteiden ruokinta

Prekursoriruokinta on biotekninen strategia, joka riippuu kasvien ja kasvisoluviljelmien kyvystä muuntaa prekursoreita (täydennettynä elatusaineviljelmällä) halutuiksi tuotteiksi käyttämällä jo olemassa olevia entsyymejä [135,136]. Tätä tekniikkaa on käytetty laajalti tiettyjen yhdisteiden tuotannon käynnistämiseen. Esimerkiksi lukuisat raportit ovat osoittaneet esiasteen ruokinnan tehokkuuden PDBC-synteesin stimuloinnissa. Linum albumin karvajuuriviljelmät, joita ruokittiin tunnetulla ligniiniprekursorilla, havupuualdehydillä, johtivat pinoresinolin, larisiresinolin ja podofyllotoksiinin tuotannon huomattavaan lisääntymiseen [137]. Centella asiatica -lehdistä johdetuissa kallus- ja solususpensioissa asiatikosidin kertyminen saavutettiin lisäämällä elatusaineeseen aminohappoja, tarkemmin sanottuna leusiinia [138]. Karppinen et ai. (2007) raportoivat samankaltaisista havainnoista hyperforiinin tuotannosta Hypericum perforatum -versoviljelmistä. Kirjoittajat havaitsivat esimerkiksi, että isoleusiinin ja valiinin antaminen ammuntaviljelmään oli vastuussa hyperforiinin tuotannosta. Seuraamalla isoleusiinin ja valiinin insertiota käyttämällä näiden aminohappojen leimattuja muotoja, kirjoittajat havaitsivat, että nämä kaksi aminohappoa sisällytettiin sekä hyperforiinin että hyperforiinin asyylisivuketjuun [138].

Esiasteruokinnan kanssa samaa periaatetta noudattaen ravinteiden ruokinnassa pyritään lisäämään PDBC-saantoa säätämällä elatusaineen fysikaalisia ja kemiallisia tekijöitä. Tämä strategia on osoittautunut tehokkaaksi biomassan lisäämisessä ja ginsenosidin tuotannossa ginsengin satunnaisista juuriviljelmistä. Kuten julkaisussa [139] on raportoitu, biomassan tuotanto ja ginsenosidimäärät lisääntyivät, kun viljelmää täydennettiin juuri valmistetulla viljelyalustalla. Samanlaisia ​​löydöksiä raportoitiin myös kahvin sivutuotteiden tuotannosta Echinacea purpurean satunnaisista juuriviljelmistä [140] ja taksolin tuotannosta Taxus chinensis -solususpensioista [141].

5.3. Aineenvaihduntatekniikka

Aineenvaihduntatekniikalla tarkoitetaan tiettyjen aineiden tai molekyylien, kuten lääkkeiden, kemikaalien, polttoaineiden ja lääkkeiden, tuotantoa häiritsemällä solujen aineenvaihduntareittejä [142]. Se antaa aivan uuden näkökulman ymmärtää paremmin PDBC:n biosynteesireittejä yliekspressiotutkimusten avulla. Se voi myös tarkoittaa muiden reittien (kilpailevien reittien) tukahduttamista spesifisten biosynteesireitin välittäjien metabolisen virtauksen tehostamiseksi kohonneen tuotannon varmistamiseksi [143]. Tämän strategian päätavoite on saada aikaan solujen aktiivisuutta manipuloimalla solujen toimintoja yhdistelmä-DNA-tekniikalla. Tähän mennessä useita strategioita, kuten samasta lajista tai eri organismeista eristettyjen geenien lisääminen, kohdegeenin ilmentymistä tehostavat promoottorit (kohdennettujen geenien konstitutiivinen ilmentyminen käyttämällä esimerkiksi 35S-promoottoria) tai kohdegeenin tai -geenien häiritsevä ilmentyminen (antisense) RNA-häiriötä tai CRISPR/Cas9-tekniikoita) on käytetty tämän tarkoituksen saavuttamiseen [144]. Yleisin esimerkki geenimanipulaatiosta on Agrobacterium tumefacient -välitteisen geneettisen transformaation käyttö, joka voi mahdollistaa halutun geenin viemisen.

Biosynteesireitin välituotteiden geneettinen hajottaminen voidaan suorittaa myös käyttämällä muita vaihtoehtoisia transformaatiomenetelmiä, kuten protoplastin transformaatiota, biolistiikkaa (mikroprojektiilipommitus), liposomivälitteistä transformaatiota tai siitepölyputkireittejä [143]. Aineenvaihduntatekniikka tarjoaa monia etuja bioaktiivisten yhdisteiden tuotannon lisäämiseen yli-ilmentämällä geenejä (vastuussa säätelyentsyymien tuotannosta), jotka ovat mukana niiden biosynteesireiteissä [145]. Kuitenkin, kun otetaan huomioon säätelyprosessin monimutkaisuus kasvisoluissa ja kriittisten ja nopeutta rajoittavien entsyymien läsnäolo, jotka vastaavat bioaktiivisten yhdisteiden runsauden takaisinkytkentäsäätelystä, PDBC:iden tuotanto metabolisen muokkauksen avulla on rajoitettua. Näin ollen tarvitaan lisätutkimuksia nopeutta rajoittavien vaiheiden ja niiden säätelyn tunnistamiseksi [146,147].

5.4 Immobilisointi

Immobilisointi on yksi keskeisistä strategioista, joita voidaan soveltaa PDBC:iden tuotannon tehostamiseen PCTC-järjestelmissä. Se perustuu geelimatriisin käyttöön, joka mahdollistaa solujen vangitsemisen. Samaan aikaan solut altistetaan korkeille ionipitoisuuksille neutraloimaan ei-toivottu vaikutus solujen aineenvaihduntaan. Tämä strategia on houkutellut tutkijoita ja tutkijoita maailmanlaajuisesti, koska se mahdollistaa solujen elinkelpoisuuden ja tuotettujen bioaktiivisten yhdisteiden stabiilisuuden lisäämisen haluttujen molekyylien tuotannon lisäämisen lisäksi [148]. Solujen vangitsemiseen tai immobilisointiin useita kemikaaleja, kuten agaroosia, alginaattia, agaria ja polyakryyliamidia yhdistettynä alginaattiin, voidaan käyttää geelimatriisina. Alginaattipolymeerit ovat yleisimpiä solujen immobilisaatiossa käytettyjä aineita, koska ne osoittavat parhaat tulokset PDBC-tuotannon saannoissa. Esimerkiksi Eurycoma longifolia -soluaggregaatin sulkeminen 2,5 prosentilla alginaattipolymeeriä kolmen viikon ajan johti huomattavaan lisääntymiseen 4H-imidatsol-4-onin, voi ohennuksen-6-on ja striktosidiini-syntaasin tuotantoon verrattuna. immobilisoimattomiin soluihin [149]. Kitosanaasin tuotantoon Gongronella sp. Suurin tuotanto saavutettiin käyttämällä solujen immobilisointia kalsiumalginaattigeelillä (E404) yhdistettynä polyuretaanivaahtoon pH:ssa 5,5 [150]. Juniperus chinensisissä Premjet et ai. (2007) havaitsivat, että podofyllotoksiinin tuotanto lisääntyi 96–98 prosenttia vangituissa soluissa käyttämällä alginaattipolymeeriä [151]. Plumbago rosea -immobilisoidut solut käyttämällä E404:ää johtivat kolminkertaiseen kasvuun plumbagiinin, tärkeän bioaktiivisen yhdisteen, joka on raportoitu tässä kasvilajissa, tuotantoon verrattuna ei-suljettuihin soluihin [152, 153]. Solujen immobilisoinnin hyödylliset vaikutukset voidaan selittää sillä, että geeli- (polymeeri-) matriisi synnyttää sopivan diffuusiogradientin immobilisoitujen solujen päälle, mikä parantaa biokemiallista kommunikaatiota. Polymeerimatriisit laukaisevat automaattisesti soluaggregaattien muodostumisen, mikä vähentää solujen riippuvuutta viljelyalustasta, mikä johtaa korkeampaan PDBC-saantoon [148]. Vaikka solujen immobilisaatio lisää PDBC-tuotantoa, bioaktiiviset yhdisteet jäävät usein vangiksi ja varastoidaan usein soluvakuoleihin. Siten solun immobilisointi ja tuotantoprosessi ovat taloudellisesti riippuvaisia ​​solun kyvystä erittää toivottuja bioaktiivisia yhdisteitä viereiseen väliaineeseen, mikä voi tapahtua luonnollisesti käyttämällä luonnollisia (passiivinen ja aktiivinen kuljetus) tai keinotekoisia (permeabilisaatiostrategia) eritysmekanismeja [135].

5.5. Läpäisevyys

Kuten edellä mainittiin, PDBC:t ovat yleensä vangittuina erikoistuneisiin elimiin tai solurakenteisiin, yleensä soluvakuoleihin. Näin ollen PDBC:n vapautuminen viljelyalustaan ​​yhdistettynä sopivaan puhdistusmenettelyyn voi mahdollistaa haluttujen yhdisteiden palautumisen. Permeabilisointistrategia perustuu kemiallisten tai fysikaalisten lähestymistapojen käyttöön kasvien solukalvojen läpäisevyyden lisäämiseksi. Kemiallinen permeabilisointi voidaan helposti toteuttaa käyttämällä orgaanisia liuottimia, kuten dimetyylisulfoksidia [DMSO] ja isopropanolia, sekä polysakkarideja, kuten kitosaania [135]. Taksolia, heksadekaania, dibutyyliftalaattia tai dekanolia käytettiin lisäämään Taxus chinensis -soluviljelmän läpäisevyyttä [141]. Muita permeabilisointimenetelmiä, kuten sähkökenttiä ja sonikaatiota, voidaan soveltaa PDBC:iden talteenottamiseksi soluvakuoleista [135]. Huomaa, että PDBC:iden kertymistä voidaan muuttaa joko tuotesynteesin takaisinkytkentäsäätelyllä (estolla) tai väliaineessa olevien bioaktiivisten yhdisteiden hajoamisella. Tämä este voidaan välttää käyttämällä in situ -tuotteen poistoa, joka sisältää suoran neste-neste- tai neste-kiintoaine-erottelun [154], jossa jälkimmäinen osoitti parempia tuloksia kuin neste-neste-viljelyjärjestelmä. Kiinteä-neste-järjestelmissä käytetään yleisesti XAD4-, XAD7-hartseja ja aktiivihiiltä. Aiemmin on esimerkiksi osoitettu, että XAD7:n käyttö paransi ajmalisiinin ja serpentiinin tuotantoa C. roseuksessa, plumbagiinin tuotantoa Pityriasis roseassa, alkaloidin Eschscholzia californicassa ja taksuyunnaniini C:n tuotantoa Taxus chinensiksessa [155–158]. XAD4:ää sovellettiin menestyksekkäästi antrakinonien tuotantoon Morinda ellipticasta [159].

6. Antioksidanttiaineiden tuotanto kosmeettisiin formulaatioihin bioteknologian avulla

PCTC-tekniikat yhdistettynä erilaisten bioteknologisten lähestymistapojen kanssa, joilla pyritään tuottamaan suuria määriä PDBC:itä, ovat johtaneet useiden kosmeettisten tuotteiden kehittämiseen, joilla on ikääntymistä estävä ja ihoa suojaava vaikutus. Osa niistä on patentoitu ja kosmetiikkateollisuuden johtavat yritykset ovat kehittäneet useita kosmeettisia tuotteita. Alla on esimerkkejä patenteista, jotka on rekisteröity viimeisen vuosikymmenen aikana. Ne valittiin satunnaisesti esittelemään biotekniikan konkreettisia sovelluksia, pääasiassa kasvikudosviljelytekniikoita, galeenisten ja kosmeettisten tuotteiden formuloinnissa:

• Patentti, jonka Blum et al on rekisteröinyt Yhdysvalloissa. vuonna 2012 liittyen Malus domestica cv Uttwiler Spaetlauber -hedelmien erilaistuneiden kasvisolujen kehittämiseen ja niiden käyttöön kosmeettisten valmisteiden formuloinnissa kantasolujen suojan varmistamiseksi sekä sisäisiltä että ulkoisilta stressitekijöiltä, ​​kantasolujen lisääntymisen edistämiseen ja ehkäisyyn. soluapoptoosin (patentti US 8 580 320 B2). Näistä solususpensioista on kehitetty erilaisia ​​kosmeettisia valmisteita, kuten vanishing-voiteet, nestemäiset balsamit, intensiiviset hiusnaamiot ja silmänympärysvoiteet. Kehitettyjen kosmeettisten valmisteiden tehokkuutta on testattu napanuorasta, karvatupista ja fibroblasteista peräisin olevilla kantasoluilla.

• Syringa vulgaris -kasvisoluja tuotettiin onnistuneesti kasvien kudosten in vitro -viljelmästä aseptisissa olosuhteissa kasvusäiliöissä, joita oli täydennetty erityisillä kasvin kasvunsäätelyaineilla italialaisen työryhmän toimesta (Dal Monte et al., 2006; patenttinumero: US 7 718 199 B2). Kallusperäisille solususpensioille suoritettiin vesiuutto. HPLC-profilointi paljasti merkittäviä määriä verbaskosidia ja verbaskosidia. Solususpensiosta johdetut uutteet osoittivat voimakasta antioksidanttia ja vapaita radikaaleja poistavaa aktiivisuutta. Lisäksi kehitetyillä uutteilla oli erinomaisia ​​hiustenlähtöä estäviä ominaisuuksia, koska ne pystyvät estämään 5-alfa-reduktaasia ja lipoksigenaasia. Syntyneillä uutteilla oli myös vahvaa tyrosinaasivastaista aktiivisuutta ja huomattavia ihoa valkaisevia ominaisuuksia.

• Breton ja Gueniche tuottivat Iris-kasvien (Iris pallida, Iris germanica ja Iris florentina) erilaistumattomia soluja vuonna 2001. Syntyneistä soluista kehitettiin galeenisia valmisteita. Keksijöiden väitteiden mukaisesti kehitetyt valmisteet sisälsivät aurinkosuojatuotteita, joiden aktiivisia aineosia varmistivat solunulkoisen matriisin proteiinien suojan, kuten UV-säteilyltä MMP-proteiinien entsymaattisella estämisellä (Breton ja Gueniche vuonna 2001, patenttinumero: EP 1 174 120 B1).

• Ranskalaiset keksijät (Gracioso et al.) käyttivät in vitro -soluviljelmillä saatuja erilaistumattomia Leontopodium alpinum -soluja kosmeettisten valmisteiden formulointiin. Löytö julkaistiin keksijöiden patenttina vuonna 2016 (Patenttitalletus 2015, Patenttinumero: WO 2016/113659 A1). Kehitetty tuote ehdotettiin kosmeettiseksi hoidoksi ihon ikääntyneiden solujen homeostaasin palauttamiseen ja solujen aineenvaihdunnan ja energeettisen aktiivisuuden lisäämiseen.

• Ringenbach et al. käytti Marrubium vulgaren erilaistumattomia soluja kosmeettisten valmisteiden kehittämisen raaka-aineena. tunnetulle kosmetiikkayritykselle. Patentti rekisteröitiin vuonna 2016. Tätä patenttia varten valmistettiin kosmeettinen koostumus kasvisoluista, jotka on saatu in vitro -soluviljelyprosessilla. Keksijät ehdottivat tätä kosmeettista valmistetta paikallisiin hoitoihin parantamaan ihon yleistä tilaa, ulkonäköä ja lisäosia, tarkemmin sanottuna huokosten kiristämiseen ja ihon epätäydellisyyksiin. Löydetystä aktiivisesta ainesosasta on kehitetty erilaisia ​​galeenisia formulaatioita, joita ovat voiteet, seerumit, kudosnaamiot ja puhdistusvedet (patenttinumero: WO 2017/163174 A1).

• Italialainen tiimi (Tito et al.) kehitti kosmeettisen formulaation vuonna 2016. Tämän patentin kattama keksintö keskittyy kolmen kasvilajin somaattisten alkioiden käyttöön: Lotus japonicus, Citrus limon ja Rosa gardenia. Valmistetut uutteet ovat osoittaneet suurta vaikutusta ihon ikääntymisen epätäydellisyyksiin ja sisältävät ihokudosta nuorentavat ominaisuudet (patenttinumero: WO 2016/173867 A1).

• Berry et al. kehitti Camellia sinensis var assamica dedifferentioidusta kantasoluviljelmän uutosta kosmeettisen tuotteen, joka pystyy suojaamaan ihoa kuivumiselta ja/tai ehkäisemään UV-säteilyvaurioita. Kehitetty tuote patentoitiin vuonna 2017. Keksinnön tehokkuutta testattiin ihmisen aikuisen ihon fibroblasteissa. Keksijöiden mukaan tuotetuilla teeuutteilla oli anti-inflammatorisia ominaisuuksia, ne estivät ihosolujen kuivumista ja suojasivat ihosoluja UV-säteilyltä (patenttinumero: WO 2017/178238 A1).

7. Päätelmät

Ihon ikääntyminen on yksi yleisimmistä dermatologisista ongelmista, jotka vaikuttavat ihmisen ihoon ja sen ulkonäköön, mikä johtaa haavan korjaamiseen epäonnistumiseen, ryppyjen kehittymiseen sekä ihon sävyn ja kimmoisuuden menettämiseen. Useita kemikaalipohjaisia ​​tuotteita on kehitetty vuosien aikana estämään ihon ikääntymistä estävää prosessia ja vähentämään sen vaikutusta. Kemiallisten tuotteiden käytössä on kuitenkin ilmaantunut useita ongelmia, jotka liittyvät lähinnä solujen herkkyyteen, allergioihin sekä joidenkin kemiallisten tuotteiden ja aineiden sivuvaikutuksiin. Vaihtoehtona on ehdotettu luonnollisia ja kasviperäisiä tuotteita niiden erinomaisten ominaisuuksien perusteella. Kasviperäisten bioaktiivisten ainesosien kehitys riippuu kuitenkin suuresti kasvimateriaalista, johon voivat vaikuttaa sekä sisäiset että ulkoiset tekijät. Kasvikudosviljelytekniikat voivat tuottaa valtavia määriä homogeenista kasvimateriaalia näistä tekijöistä riippumatta, jotta varmistetaan riittävä bioaktiivisten yhdisteiden tuotanto. Lisäksi PDBC:itä voidaan tuottaa käyttämällä bioteknisiä strategioita, kuten herättämistä, aineenvaihdunnan muokkausta, ravinteiden ja esiasteiden ruokintaa, immobilisaatiota ja läpäisevyyttä. Tämä työ esitti kattavan katsauksen bioaktiivisten yhdisteiden tuottamiseen käytetyistä bioteknologisista tekniikoista keskittyen antioksidantteihin, joilla on ikääntymistä estäviä ominaisuuksia. Joitakin esimerkkejä kasvien kudosviljelytekniikoista, joita käytetään kosmeettisten tuotteiden valmistuksessa, käsitellään myös korostaakseen bioteknisten työkalujen merkitystä PDBC:n kestävässä tuotannossa.

【Lisätietoja:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】