افزایش تولید متابولیتهای ثانویه در گیاهان دارویی از طریق تکنیکهای کشت درون شیشه ای و مسیرهای بیوسنتزی

گیاهان دارویی منبع اصلی متابولیتهای ثانویه ارزشمند هستند که کاربردهای وسیعی به عنوان دارو، رنگدانه، طعم دهنده و ترکیبات فعال زیستی دارند. با این حال وابستگی شدید صنایع داروسازی به برداشت از عرصه های طبیعی، خطر انقراض این گونه ها را افزایش داده است. طی دهه های گذشته فناوری های کشت سلول، بافت و اندام گیاهی به عنوان رویکردی درون شیشه ای، کارآمد، کنترل شده و مستقل از شرایط اقلیمی، پتانسیل بالایی را به عنوان مکمل کشاورزی سنتی در تولید پایدار این ترکیبات دارویی و حذف عوامل مداخله گر محیطی نشان داده اند. امروزه تولید برخی فیتوکمیکال های مهم مانند شیکونین و پاکلیتاکسل (تاکسول) و همچنین بیش از ۲۰ پروتئین نوترکیب شامل آنتی بادی ها، آنزیم ها و واکسن های خوراکی از طریق کشت های سلولی توسعه یافته است. به طور تخصصی کشت ریشه های نابجا در گیاهان دارویی مهمی مانند جینسینگ و سرخارگل اکنون به مقیاس صنعتی ۱ تا ۱۰ کیلولیتر رسیده است. توسعه سیستم های مقیاس پذیری، تکنیک های تثبیت سازی و به کارگیری زیست راکتورهای متنوع نظیر مخازن همزن دار برای تکثیر انبوه سلولی گونه های استراتژیک گام مهمی در تجاری سازی این فرآیندها محسوب می شود. علاوه بر بهینه سازی فیزیکی سیستم های کشت تعلیقی، دستکاری پیشرفته مسیرهای بیوسنتزی از طریق ابزارهای زیست شناسی مولکولی و سنتتیک مانند تداخل ژنی، بیان بیش از حد ژن و جهش زایی هدفمند در آنزیم های کلیدی امکانات بی سابقه ای را برای تولید انبوه مواد موثره فراهم آورده است. همگام با این رویکردها، مطالعات روی سازوکار القا با استفاده از محرک ها (الیسیتورها) عمق یافته و به کارگیری محرک های زیستی نظیر قارچ Aspergillus niger و مخمرها برای افزایش بیوسنتز ترکیبات راهبردی مانند آرتمیزینین و تانشینون به طور فزاینده ای رواج یافته است. در نهایت، شناخت عمیق تر سازوکارهای تنظیمی و تلفیق راهبردهای درون شیشه ای با مهندسی متابولیک نه تنها بستری مطمئن و تجدیدپذیر را برای تامین مداوم فیتوکمیکال های استاندارد ایجاد می کند بلکه تولید موفقیت آمیز ترکیبات مطلوب و باارزش را در آینده تضمین کرده و گامی کلیدی در راستای پایداری و حفاظت از ذخایر ژنتیکی گیاهان دارویی به شمار می رود.

کلیدواژه ها:

مسیرهای متابولیکی ، کشت ریشه ، کشت سلول ، الیسیتور ، زیست رآکتور