4.2 التكاثر في المختبر

التكاثر في المختبر ، أو التكاثر الدقيق هو أحد أشكال التكاثر الخضري المنجز باستخدام النباتات المستأصلة المشتقة من النباتات المزروعة في ظروف معقمة في المختبر [87]. يوفر إمكانية إنتاج عدد كبير من النباتات التي يمكن استكشافها لاستخراج المستقلبات القيمة مع تقليل الاستغلال المفرط للأنواع البرية والمهددة بالانقراض [88]. يعد استخدام النباتات المتمايزة (نباتات التكاثر الدقيقة) أمرًا إلزاميًا عندما يتم إنتاج الجزيء النشط بيولوجيًا حصريًا في أعضاء أو أنسجة نباتية متخصصة (مثل الزيوت الأساسية). هناك ميزة أخرى لاستخدام النباتات التي يتم تكاثرها في المختبر وهي مرتبطة باستقرارها وزيادة إنتاجية المستقلبات الثانوية. يسمح استخدام أنظمة الاستزراع في المختبر بالإنتاج بشكل مستقل عن القيود الموسمية والعزل السريع والفعال للجزيء النشط بيولوجيًا المستهدف ، إلى جانب الموثوقية والقدرة على التنبؤ بالإنتاج [25].

يمكن أن يزيد الجليكوزيد من cistanche أيضًا من نشاط SOD في أنسجة القلب والكبد ، ويقلل بشكل كبير من محتوى lipofuscin و MDA في كل نسيج ، ويزيل بشكل فعال العديد من جذور الأكسجين التفاعلية (OH- ، H₂O₂ ، إلخ) والحماية من تلف الحمض النووي الناتج عن ذلك. بواسطة OH- الجذور. جليكوسيدات Cistanche phenylethanoid لديها قدرة قوية على إزالة الجذور الحرة ، وقدرة تخفيض أعلى من فيتامين C ، وتحسن نشاط SOD في تعليق الحيوانات المنوية ، وتقليل محتوى MDA ، ولها تأثير وقائي معين على وظيفة غشاء الحيوانات المنوية. يمكن أن يعزز عديد السكاريد القارص نشاط SOD و GSH-Px في كريات الدم الحمراء وأنسجة الرئة للفئران المسنة تجريبياً الناتجة عن D-galactose ، وكذلك تقليل محتوى MDA والكولاجين في الرئة والبلازما ، وزيادة محتوى الإيلاستين ، تأثير الكسح الجيد على DPPH ، وإطالة وقت نقص الأكسجة في الفئران الشائخة ، وتحسين نشاط SOD في مصل الدم ، وتأخير التنكس الفسيولوجي للرئة في الفئران الشائخة تجريبياً مع التنكس المورفولوجي الخلوي ، أظهرت التجارب أن Cistanche لديه قدرة جيدة على مضادات الأكسدة وله القدرة على أن يكون دواءً لمنع وعلاج أمراض شيخوخة الجلد. في الوقت نفسه ، يتمتع إشنكوسايد في Cistanche بقدرة كبيرة على البحث عن الجذور الحرة لـ DPPH ويمكنه البحث عن أنواع الأكسجين التفاعلية ، ومنع تدهور الكولاجين الناجم عن الجذور الحرة ، وله أيضًا تأثير إصلاح جيد على تلف أنيون الثايمين الجذور الحرة.

انقر فوق مستودع cistanche Chemist

【لمزيد من المعلومات: george.deng@wecistanche.com / WhatApp: 86 13632399501】

أشارت بعض الدراسات إلى كفاءة التكاثر في المختبر من حيث إنتاج المركبات النشطة بيولوجيًا. جويال وآخرون. وجد (2013) أن الحيوانات المستنسخة عنبية Lowbush التي تم الحصول عليها من خلال التكاثر الدقيق أظهرت محتوى أعلى من الفلافونويد والفينول مقارنة بتلك التي تم تطويرها باستخدام طريقة التكاثر التقليدية [89]. تم الإبلاغ عن نتائج مماثلة في Ziziphora Senior L. بواسطة Dakah et al. (2014) [90]. وجد المؤلفون أن المستخلصات النباتية في المختبر من Ziziphora كبار L. أظهرت قدرة أعلى على الكسح الجذري من النباتات البرية. كما أوضحوا هذا الاختلاف الملحوظ من خلال ظروف الإجهاد التي تنشأ من خلال إنشاء الاستزراع في المختبر أو وجود منظمات نمو النبات ، والتي يمكن أن يكون لها تأثير محفز على إنتاج البوليفينول [90]. من المعروف أن Huperzia serrata ، عشب تقليدي مهم في الثقافة الصينية ، ينتج مركبًا قيمًا ، Huperzine A (HupA). أظهرت مستخلصات Huperzia serrata التي تم الحصول عليها من النباتات الدقيقة زيادة في نشاط مضادات الأكسدة. ومع ذلك ، فإن إنتاج HupA لا يزال أقل في النباتات الدقيقة مقارنة بالنباتات البرية. زاد محتوى Hypericin لاحقًا في مستخلصات نبات Hypericum hookerianum الدقيقة التكاثر مقارنةً بالمستخلص الناتج من النباتات البرية [91]. في مزرعة سالفيا أوفيسيناليس في المختبر ، تم اكتشاف أبيتان ديتيربين فقط في مزارع النبتة ولكن ليس في معلقات الخلية ، أو النسيج ، أو الجذور المشعرة [92]. على الرغم مما ذكر أعلاه ، في بعض الحالات ، يمكن أن يكون التركيب الفينولي والنشاط المضاد للأكسدة أقل في النباتات ذات التكاثر الدقيق مقارنة بالنباتات البرية ، مثل Cichorium pumilum Jacq [93] و Caralluma tuberculata [94] و Alocasia longiloba Miq [95] .

4.3 تكوّن الكالوجينيس والتعليق الخلوي

تُظهر النباتات مرونة تطورية جديرة بالملاحظة لتمايز الخلايا ، حيث إنها السمة الرئيسية للخلايا النباتية. بسبب هذه الخاصية البارزة ، يمكن للنباتات تشكيل كتل خلايا غير منظمة ، يشار إليها باسم الكالو ، استجابة للقيود البيئية ، على الأرجح غزو العوامل الممرضة أو الضرر المادي [96]. يعتمد إنشاء ثقافة الكالس في الغالب على عدم التمايز بين الخلايا. يمكن تعريف هذا على أنه العملية التي تفقد بها الخلايا الناضجة أو المتخصصة طابعها المتمايز وتصبح صغيرة (غير متمايزة) [97].

من خلال نقلها إلى وسط سائل ، يمكن أن تتفكك كتل زراعة الكالس إلى قطع صغيرة ، أو مجاميع ، أو حتى خلايا مفردة ، حيث يتم تحقيق مزارع تعليق الخلية. الكالس عادة ما يكون غير متجانس. المعلقات الخلوية هي مصدر محتمل للمركبات النشطة بيولوجيا عالية القيمة المشتقة من النباتات [97،98]. تشمل المعلقات الخلوية مجموعة خلايا متجانسة ، والتي تنتج مغذيات منتظمة وسريعة ومنظمات نمو النبات. كما أنها تتكيف بسهولة مع العديد من استراتيجيات التكنولوجيا الحيوية مثل الاستنباط ، والتغذية الأولية ، والتحويل الحيوي أو التحول الأحيائي ، فضلاً عن الإنتاج الضخم في المفاعلات الحيوية (توسيع النطاق) [7]. تم إنتاج العديد من المركبات النشطة بيولوجيًا المشتقة من النباتات باستخدام تقنيات تكوين الكالون والتعليق الخلوي ، حيث تم الحصول على معظمها باستخدام معلقات الخلايا [98]. إن وحدات PDBC الرئيسية التي تم إنتاجها باستخدام المعلقات الخلوية هي Echinan 4 P و Acetos 10 P و Teoside 10 و Teupol 50 P [99100].

أبلغت العديد من الدراسات عن فعالية المعلقات الخلوية في إنتاج المركبات النشطة بيولوجيًا المرغوبة. على سبيل المثال ، تم الحصول على إنتاج الجينسنوسيد من خلال معلقات خلية Panax quinquefolium المطورة في وسط MS بوجود 1 مجم / لتر من 2. 4- حمض ثنائي كلورو فينوكسي أسيتيك و 0. 25 مجم / لتر من Kinetin [1 0 1]. تم تقييم إنتاج Shikonine من المعلقات الخلوية لـ Onosma bublotrichum في وسط MS مكمل بـ 0. 2 مجم / لتر من IAA و 2.10 مجم / لتر من Kinetin للكالو وفي وسط SH لتعليق الخلايا [102]. كانت معلقات الخلايا Glycyrrhiza uralensis قادرة على إنتاج كميات كبيرة من مركبات الفلافونويد في وسط Murashige و Skoog مدعومًا بمزيج من 2 و 4- D و NAA و BA وتم استنباطها باستخدام methyl jasmonate [103]. 20- تم الحصول على هيدروكسي ديسون من كل من معلقات خلية Achtranthes bidentate و Vitex glabrata المزروعة في وجود كل من NAA و 0.2 مجم / لتر من BA لـ Achtranthes bidentate ووجود 2 ، 4- D و BA لـ Vitex glabrata [104].

أكدت العديد من الدراسات السابقة على الإمكانات الكبيرة للكالس وزراعة الخلايا في علاج اضطرابات الجلد. تميز مستخلص Dilochos biflorus القابل للذوبان في الماء المشتق من ثقافة الخلايا الجذعية بواسطة Belmonte et al. (2014) لكمية عالية من الايسوفلافون ، وخاصة daidzein ، genistin ، ومشتقات الجلوكوزيد الخاصة بهم. وجد المؤلفون أن المستخلص الناتج أظهر تأثيرًا مثبطًا ملحوظًا للحمامى التي تسببها الأشعة فوق البنفسجية ، والتي سلطت الضوء على التأثيرات الوقائية لهذه المركبات المشتقة من النباتات ضد الأشعة فوق البنفسجية ، وتحديداً ضد حروق الشمس والحمامي الشمسية [105]. في وقت لاحق ، Imparato et al. (2016) استخدم نماذج الجلد الاصطناعية لإثبات قدرة الحماية من الأشعة فوق البنفسجية لمستخلصات ثقافة خلايا Dilochos biflorus على مكونات ECM [106]. ارتبط هذا النشاط الواقي للجلد بقدرة المستخلص على تنظيف الجذور الحرة ، ومنع إنتاج الكولاجيناز على الأدمة ، والحفاظ على بنية الكولاجين لمدة تصل إلى 72 ساعة بعد التعرض لأشعة UVA [106]. أنتجت مستخلصات شجيرة الفراشة (Buddleja davidii) التي تم الحصول عليها باستخدام مزارع تعليق الخلية كميات كبيرة من فيرباسكوسايد ، وهو مركب فينيل بروبانويد جليكوسيد معروف بخصائصه الوقائية متعددة الاستخدامات (مضادات الأكسدة ، خالب ، مضاد للالتهابات). أظهر استكشاف الخصائص الجلدية للمستخلصات المتولدة قدرة قوية على إصلاح الجلد وعمله الوقائي من التهاب الجلد لهذا المستخلص ، ويعزى ذلك إلى التثبيط القوي لنشاط الكولاجيناز وقمع العوامل المسببة للالتهابات [107]. البن البنغال (Coffea bengalensis) مستخلصات زراعة الخلايا النباتية خالية من الكافيين وتظهر إمكانات كبيرة للاستخدام في العناية بالبشرة. على سبيل المثال ، تم إثبات أن المستخلص القابل للذوبان في الماء المشتق من مزارع خلايا Coffea bengalensis حفز توليفات الكولاجين الأول والثاني في الخلايا الليفية ، وعزز نشاط الليباز ، وحفز التعبير عن الجينات المرتبطة بالترطيب في الخلايا الكيراتينية [108].

5. مناهج التكنولوجيا الحيوية الرئيسية لزيادة إنتاج المركبات النشطة بيولوجيا المشتقة من النباتات

توفر زراعة الخلايا والأنسجة النباتية (PCTC) أداة تكنولوجية حيوية واعدة لتوليد عدد كبير من المواد الكيميائية النباتية للأغراض الصيدلانية. ومع ذلك ، تتوفر فقط بعض الحالات الناجحة في السوق بسبب الحد الأدنى من الإنتاجية الكيميائية النباتية ، والتي لا تكفي لتغطية تكاليف الاستزراع [76]. وهكذا ، خلال العقد الماضي ، تم توجيه البحث نحو تعزيز إنتاج المواد الكيميائية النباتية عالية القيمة دون زيادة تكاليف الإنتاج لتوسيع استخدام تقنيات الاستزراع في المختبر كـ "مصانع كيميائية" [109]. تم استخدام العديد من الاستراتيجيات ، من بينها الاستنباط ، والهندسة الأيضية ، والتثبيت ، والنفاذية ، والأنظمة ثنائية الطور ، على نطاق واسع لزيادة إنتاج PDBCs (الشكل 2) [77].

5.1 استخراج

يعد الاستخراج أحد أكثر الإجراءات فعالية المطبقة في الوقت الحاضر لتحسين إنتاج التكنولوجيا الحيوية لـ PDBCs. يتطلب الاستخراج استخدام مركبات معينة ، تُعرف عمومًا باسم المُنتَجات ، لتحفيز دفاع النبات وتحفيز عملية التخليق الحيوي للمستقلب الثانوي وإنتاجه [110]. يمكن تمييز نوعين متميزين من الاستنباط: الاستنباط اللاأحيائي والحيوي. تجمع المستخرجات اللاأحيائية جميع المواد غير البيولوجية ، مثل المركبات غير العضوية ، على سبيل المثال ، أيونات المعادن أو الأملاح (كلوريد الكالسيوم ، نترات الفضة ، كبريتات المغنيسيوم ، كلوريد الزئبق ، كلوريد الكوبالت ، أيونات الزنك ، وما إلى ذلك) ، والمعروف أنها تحفز إنتاج المواد النشطة بيولوجيًا من خلال تعديل التمثيل الغذائي الثانوي للنباتات [43]. على عكس المستنبطات اللاأحيائية ، فإن المستنبطات الحيوية لها أصل بيولوجي. يتم استخدامها إما كمستخلصات خام أو عوامل ممرضة منقاة جزئيًا أو منتجات مشتقة من النباتات. يمكن أن تكون إما من تركيبة معقدة ، مثل مستخلصات الفطريات والخميرة ، أو تركيبة محددة مثل البروتينات السكرية ، والشيتوزان المنقى ، والألجينات ، والزانثان ، والسكريات المتعددة ، وما إلى ذلك [111]. العديد من المعلمات ، من بينها نوع elicitor ، والتركيز ، ووقت التعرض ، ونوع الثقافة ، والتكوين المتوسط ​​، وخط الخلية ، والمرحلة ، وعمر الثقافة ، هي العوامل الرئيسية التي تؤثر على كفاءة إجراء الاستنباط في إنتاج PDBC [112] .

تم استخدام الاستخراج على نطاق واسع لزيادة إنتاج PDBC في الثقافات المختبرية. أكدت عدة تقارير كفاءة هذه الطريقة. استنباط خلايا بوريريا كانولي المعلقة باستخدام حمض الساليسيليك المحسن لإنتاج الأيسوفلافونويد وتراكمه ، وبشكل أكثر تحديدًا ، الخواكورين ، والدايدزين ، والبويرارين ، والجينيستين ، وهي جزيئات لها خصائص عظيمة مضادة للشيخوخة [57]. في Solanum xanthocarpum ، أدى استنباط ثقافة الكالس باستخدام الضوء الأزرق إلى ذروة إنتاج ميثيل كافيت ، إسكوليتين ، حمض الكافيك ، وسكوبوليتين. تشتهر هذه الجزيئات بنشاطها المضاد للأكسدة والالتهابات ومضادات السكر ومقاومة الشيخوخة [113]. أدى تطبيق إجهاد الملح الناجم عن كلوريد الصوديوم إلى الكالس المزروع (Cynara cardunculus L. var altilis) إلى زيادة المحتوى الفينولي ومضادات الأكسدة الكلية ، مما أدى إلى زيادة إنتاج الكولاجين والأكوابورين في خلايا الجلد ، وبالتالي زيادة إنتاج المواد النشطة بيولوجيًا. المركبات التي يمكن استخدامها في مستحضرات التجميل [114]. أظهر استنباط ميثيل جاسمونات المطبق على مزارع جذور الشعر Isatis indigotica نتائج رائعة في إنتاج قشور. كما سمح باكتشاف AP2 / ERFs TFs التي تورطت في إنتاج هذه الفئة من المركبات النشطة بيولوجيًا ، بالإضافة إلى جينات التخليق الحيوي المنتظمة ، مما يؤكد أهمية الاستنباط في تحديد الآليات التنظيمية الرئيسية التي يمكن استخدامها من أجل الهندسة الأيضية في مزارع المختبر [115]. أمثلة أخرى لفعالية إثارة تحفيز إنتاج PDBC موضحة في الجدول 3.

5.2 السلائف والتغذية الغذائية

تغذية السلائف هي استراتيجية تقنية حيوية تعتمد على قدرة النباتات ومزارع الخلايا النباتية على تحويل السلائف (مكملة بثقافة الوسائط) إلى منتجات مرغوبة باستخدام إنزيمات موجودة مسبقًا [135،136]. تم استخدام هذه التكنولوجيا على نطاق واسع لتحفيز إنتاج مركبات معينة. على سبيل المثال ، أظهرت العديد من التقارير كفاءة تغذية السلائف في تحفيز تخليق PDBC. أدت مزارع جذر الألبوم المشعر التي تم تغذيتها على سلائف قشور معروفة ، الصنوبرية ألدهيد ، إلى زيادة كبيرة في إنتاج البينوريسينول ، واللاريسيريسينول ، والبودوفيلوتوكسين [137]. في الكالس والمعلقات الخلوية المشتقة من أوراق كينتيللا أسياتيكا ، تم تحقيق تراكم أسياتيكوزيد عن طريق إضافة الأحماض الأمينية إلى وسط الاستزراع ، وبصورة أدق ، الليوسين [138]. كاربينين وآخرون (2007) عن نتائج مماثلة لإنتاج hyperforin من ثقافات Hypericum perforatum. على سبيل المثال ، وجد المؤلفون أن إعطاء isoleucine و valine في ثقافة إطلاق النار كان مسؤولاً عن إنتاج hyperforin. من خلال تتبع إدخال isoleucine و valine باستخدام الأشكال المسمى من هذه الأحماض الأمينية ، اكتشف المؤلفون أن هذين الأحماض الأمينية قد تم دمجهما في سلسلة الأسيل الجانبية لكل من hyperforin و hyperforin [138].

باتباع نفس مبدأ تغذية السلائف ، تهدف التغذية بالمغذيات إلى زيادة محصول PDBCs عن طريق تعديل العوامل الفيزيائية والكيميائية لوسائط الاستنبات. أثبتت هذه الإستراتيجية فعاليتها في تعزيز الكتلة الحيوية وإنتاج الجينسنوسيد من مزارع جذور الجينسنغ العرضية. كما ورد في [139] ، زاد إنتاج الكتلة الحيوية وكميات الجينسنوسيد عندما تم تجديد المزرعة بوسط استزراع محضر حديثًا. تم الإبلاغ عن نتائج مماثلة أيضًا لإنتاج منتجات ثانوية من الكافيين من مزارع جذر إشنسا بوربوريا [140] وإنتاج التاكسول من معلقات خلية تاكسوس تشينينسيس [141].

5.3 هندسة التمثيل الغذائي

تعرف الهندسة الأيضية بأنها إنتاج مواد أو جزيئات معينة ، مثل المستحضرات الصيدلانية والمواد الكيميائية والوقود والأدوية ، عن طريق تعطيل المسارات الأيضية في الخلايا [142]. إنه يعطي وجهة نظر جديدة تمامًا لفهم طرق التخليق الحيوي PDBC بشكل أفضل من خلال دراسات الإفراط في التعبير. يمكن أن ينطوي أيضًا على قمع المسارات الأخرى (المسارات التنافسية) لتعزيز التدفق الأيضي لوسطاء مسار التخليق الحيوي المحدد لضمان ارتفاع الإنتاج [143]. الهدف الرئيسي من هذه الاستراتيجية هو تحفيز النشاط الخلوي من خلال معالجة وظائف الخلية باستخدام تقنية الحمض النووي المؤتلف. حتى الآن ، هناك العديد من الاستراتيجيات ، مثل إدخال الجينات المعزولة من نفس النوع أو الكائنات الحية المختلفة ، والمحفزات التي تعزز التعبير الجيني المستهدف (التعبير التأسيسي للجينات المستهدفة باستخدام محفز 35S ، على سبيل المثال) ، أو التعبير التخريبي عن الجينات أو الجينات المستهدفة (antisense) أو تداخل الحمض النووي الريبي أو تقنيات CRISPR / Cas9) لتحقيق هذا الغرض [144]. المثال الأكثر شيوعًا للتلاعب الجيني هو استخدام التحول الجيني بوساطة الأجرعية ، والذي يمكن أن يسمح بإدخال الجين المطلوب.

يمكن أيضًا إجراء الاضطراب الجيني لوسائط مسار التخليق الحيوي باستخدام طرق تحويل بديلة أخرى مثل تحويل البروتوبلاست ، أو البيولوجيا (القصف الدقيق) ، أو التحول بوساطة الجسيمات الشحمية ، أو مسارات أنبوب حبوب اللقاح [143]. تقدم الهندسة الأيضية العديد من المزايا لتوسيع نطاق إنتاج المركبات النشطة بيولوجيًا عن طريق الإفراط في التعبير عن الجينات (المسؤولة عن إنتاج الإنزيمات التنظيمية) التي تشارك في مساراتها التخليقية الحيوية [145]. ومع ذلك ، نظرًا لتعقيد العملية التنظيمية في الخلايا النباتية ووجود الإنزيمات الحرجة والمحددة للمعدل المسؤولة عن تنظيم التغذية الراجعة لوفرة المركبات النشطة بيولوجيًا ، فإن إنتاج PDBCs من خلال الهندسة الأيضية محدود. وبالتالي ، يلزم إجراء تحقيقات إضافية لتحديد خطوات تحديد المعدل وتنظيمها [146،147].

5.4. الشلل

يعد التثبيت أحد الاستراتيجيات الرئيسية التي يمكن تطبيقها لتعزيز إنتاج PDBCs في أنظمة PCTC. يعتمد على استخدام مصفوفة هلامية تسمح بانحباس الخلية. في الوقت نفسه ، تتعرض الخلايا لتركيزات عالية من الأيونات لتحييد التأثير غير المرغوب فيه على استقلاب الخلية. جذبت هذه الاستراتيجية العلماء والباحثين في جميع أنحاء العالم لأنها تسمح بزيادة حيوية الخلية واستقرار المركبات النشطة بيولوجيًا المنتجة ، بالإضافة إلى زيادة إنتاج الجزيئات المرغوبة [148]. لاحتباس الخلية أو تجميدها ، يمكن استخدام العديد من المواد الكيميائية ، مثل agarose و alginate و agar و polyacrylamide جنبًا إلى جنب مع الألجينات ، كمصفوفة هلامية. تعد بوليمرات الألجينات أكثر المواد شيوعًا المستخدمة في تثبيت الخلايا ، حيث إنها تظهر أفضل النتائج من حيث عوائد إنتاج PDBC. على سبيل المثال ، أدى انحباس مجموعة خلايا Eurycoma longifolia مع 2.5 بالمائة من بوليمر الجينات لمدة ثلاثة أسابيع إلى زيادة كبيرة في إنتاج 4H-imidazol -4- واحد ، ويمكن أن يؤدي إلى ترقيق -6- واحد ، ومقارنة ستيكروسيدين سينثيز إلى الخلايا غير المعطلة [149]. لإنتاج الكيتوزاناز من Gongronella sp. الخلايا ، تم تحقيق أعلى إنتاج باستخدام تجميد الخلية مع هلام ألجينات الكالسيوم (E404) مع رغوة البولي يوريثان عند درجة الحموضة 5.5 [150]. في Juniperus chinensis ، Premjet et al. وجد (2007) أن إنتاج البودوفيلوتوكسين زاد بنسبة 96-98 بالمائة في الخلايا المحاصرة باستخدام بوليمر ألجينات [151]. نتج عن خلايا Plumbago rosea المقيدة باستخدام E404 زيادة بمقدار ثلاثة أضعاف في إنتاج plumbagin ، وهو مركب حيوي مهم تم الإبلاغ عنه في هذا النوع من النباتات ، مقارنة بالخلايا غير المحاصرة [152،153]. يمكن تفسير الآثار المفيدة لتجميد الخلية من خلال حقيقة أن مصفوفة الهلام (البوليمر) تولد تدرج انتشار مناسب على الخلايا المعطلة ، مما يحسن التواصل الكيميائي الحيوي. تؤدي مصفوفات البوليمر تلقائيًا إلى إنشاء مجاميع الخلايا ، وبالتالي تقليل اعتماد الخلايا على وسط المزرعة ، مما يؤدي إلى إنتاجية أعلى من PDBCs [148]. على الرغم من أن تجميد الخلايا يزيد من إنتاج PDBC ، إلا أن المركبات النشطة بيولوجيًا غالبًا ما يتم احتجازها وتخزينها بشكل متكرر داخل فجوات الخلية. وبالتالي ، فإن عملية تجميد الخلية وإنتاجها تعتمد اقتصاديًا على قدرة الخلية على إفراز المركبات النشطة بيولوجيًا المرغوبة في الوسط المجاور ، والتي يمكن أن تحدث بشكل طبيعي باستخدام آليات إفراز طبيعية (نقل سلبي ونشط) أو اصطناعي (استراتيجية نفاذية) [135].

5.5 نفاذية

كما هو مذكور أعلاه ، عادةً ما تكون PDBCs محاصرة في أعضاء أو هياكل خلوية متخصصة ، عادةً في فجوات خلوية. ومن ثم ، فإن إطلاق PDBC في وسط الثقافة إلى جانب إجراء تنقية مناسب يمكن أن يسمح باستعادة المركبات المرغوبة. تعتمد استراتيجية النفاذية على استخدام الأساليب الكيميائية أو الفيزيائية لزيادة نفاذية أغشية الخلايا النباتية. يمكن تنفيذ النفاذية بوساطة كيميائية بسهولة باستخدام المذيبات العضوية ، مثل ثنائي ميثيل سلفوكسيد [DMSO] والأيزوبروبانول ، والسكريات المتعددة مثل الكيتوزان [135]. تم استخدام تاكسول أو هيكساديكان أو ثنائي بيوتيل فثالات أو ديكانول لزيادة نفاذية استنبات خلايا تاكسوس تشينينسيس [141]. يمكن تطبيق طرق النفاذية الأخرى ، مثل المجالات الكهربائية والصوتنة ، لاستعادة PDBCs من فجوات الخلية [135]. لاحظ أنه يمكن تغيير تراكم PDBCs إما عن طريق تنظيم التغذية الراجعة (تثبيط) تخليق المنتج أو عن طريق تدهور المركبات النشطة بيولوجيًا في الوسائط. يمكن تجنب هذه العقبة باستخدام إزالة المنتج في الموقع ، والذي يتضمن فصل سائل-سائل أو سائل-صلب مباشر [154] ، حيث أظهر الأخير نتائج أفضل من نظام الاستزراع السائل-السائل. بالنسبة للأنظمة الصلبة والسائلة ، يشيع استخدام راتنجات XAD4 و XAD7 والفحم المنشط. على سبيل المثال ، تم إثبات سابقًا أن استخدام XAD7 يحسن إنتاج الجماليسين والسربنتين في C. roseus ، plumbagin في النخالية الوردية ، قلويد في Eschscholzia californica ، و taxuyunnanine C في Taxus chinensis [155-158]. تم تطبيق XAD4 بنجاح لإنتاج الأنثراكينون من Morinda elliptica [159].

6. إنتاج المواد المضادة للأكسدة للمستحضرات التجميلية باستخدام التكنولوجيا الحيوية

أدت تقنيات PCTC جنبًا إلى جنب مع مناهج التكنولوجيا الحيوية المختلفة التي تهدف إلى إنتاج كميات كبيرة من PDBCs إلى تطوير العديد من مستحضرات التجميل ذات النشاط المضاد للشيخوخة والوقاية من الجلد. تم تسجيل براءة اختراع بعضها ، وتم تطوير العديد من مستحضرات التجميل من قبل الشركات الرائدة في صناعة مستحضرات التجميل. فيما يلي بعض الأمثلة على براءات الاختراع التي تم تسجيلها في العقد الماضي. تم اختيارهم عشوائيًا لإظهار التطبيقات الملموسة للتكنولوجيا الحيوية ، وخاصة تقنيات زراعة الأنسجة النباتية ، في صياغة منتجات الجالينيك ومستحضرات التجميل:

• براءة اختراع مسجلة في الولايات المتحدة بواسطة Blum et al. في عام 2012 ، فيما يتعلق بتطوير خلايا نباتية غير متمايزة من ثمار Malus domestica cv Uttwiler Spaetlauber واستخدامها في صياغة مستحضرات التجميل لضمان حماية الخلايا الجذعية من عوامل الإجهاد الداخلية والخارجية ، وتعزيز تكاثر الخلايا الجذعية ، والوقاية موت الخلايا المبرمج (براءة الاختراع الأمريكية 8.580.320 B2). من هذه المعلقات الخلوية ، تم تطوير مستحضرات تجميل مختلفة ، من بينها كريمات التلاشي ، والمرطبات السائلة ، وأقنعة الشعر المكثفة ، وكريمات العين. تم اختبار كفاءة المستحضرات التجميلية المطورة على الخلايا الجذعية التي تنشأ من الحبل السري ، وبصيلات الشعر ، والخلايا الليفية.

• تم إنتاج خلايا نبات Syringa vulgaris بنجاح من الاستنبات في المختبر للأنسجة النباتية تحت ظروف معقمة في حاويات النمو المكملة بمنظمات نمو نباتية محددة بواسطة فريق إيطالي (Dal Monte et al.، 2006 ؛ رقم براءة الاختراع: US 7،718،199 B2). تم إجراء استخراج مائي على معلقات الخلايا المشتقة من الكالس. كشف التنميط HPLC عن وجود كميات كبيرة من فيرباسكوزيد وفيرباسكوسايد. أظهرت المستخلصات المشتقة من المعلق الخلوي نشاطًا قويًا مضادًا للأكسدة وكسحًا ضد الجذور الحرة. علاوة على ذلك ، أظهرت المستخلصات المطورة خواصًا رائعة ضد تساقط الشعر نظرًا لقدرتها على تثبيط 5- اختزال ألفا و lipoxygenase. أظهرت المستخلصات الناتجة أيضًا نشاطًا قويًا مضادًا للتيروزيناز وخصائص ملحوظة في تبييض البشرة.

• تم إنتاج خلايا غير متمايزة من نباتات القزحية (Iris pallida و Iris germanica و Iris florentina) بواسطة Breton و Gueniche في عام 2001. تم تطوير مستحضرات Galenic من الخلايا المتولدة. بعد ادعاءات المخترعين ، تضمنت المستحضرات المطورة واقيات الشمس ، مع المكونات النشطة التي تضمن حماية بروتينات المصفوفة خارج الخلية ، مثل الأشعة فوق البنفسجية ، من خلال التثبيط الأنزيمي لبروتينات MMP (Breton و Gueniche في عام 2001 ، رقم براءة الاختراع: EP 1 174 120 B1).

• تم استخدام الخلايا غير المتمايزة Leontopodium alpinum التي تم الحصول عليها باستخدام مزارع الخلايا المختبرية في صياغة مستحضرات التجميل من قبل المخترعين الفرنسيين (Gracioso et al.). تم نشر الاكتشاف كبراءة اختراع من قبل المخترعين في عام 2016 (إيداع براءة الاختراع في عام 2015 ، رقم براءة الاختراع: WO 2016/113659 A1). تم اقتراح المنتج المطور كعلاج تجميلي لاستعادة توازن الخلايا في سن الجلد وزيادة التمثيل الغذائي للخلايا والنشاط النشط.

• تم استخدام الخلايا غير المتمايزة من Marrubium vulgare كمادة خام لتطوير مستحضرات التجميل بواسطة Ringenbach et al. لشركة مستحضرات تجميل معروفة. تم تسجيل براءة الاختراع في عام 2016. للحصول على براءة الاختراع هذه ، تم تحضير تركيبة مستحضرات التجميل من الخلايا النباتية التي تم الحصول عليها باستخدام عملية زراعة الخلايا في المختبر. اقترح المخترعون هذا المستحضر التجميلي للعلاجات الموضعية لتحسين الحالة العامة للبشرة ومظهرها وملحقاتها ، بشكل أكثر دقة ، لشد المسام وعيوب الجلد. من المكون النشط المكتشف ، تم تطوير تركيبات جالينوس مختلفة ، من بينها الكريمات والأمصال وأقنعة الأنسجة ومستحضرات التنظيف (رقم براءة الاختراع: WO 2017/163174 A1).

• تم تطوير تركيبة مستحضرات التجميل من قبل فريق إيطالي (تيتو وآخرون) في عام 2016. يركز الاختراع الذي تغطيه براءة الاختراع هذه على استخدام الأجنة الجسدية لثلاثة أنواع من النباتات: لوتس جابونيكوس ، ليمون حامض ، وروزا جاردينيا. أظهرت المستخلصات التي تم إنشاؤها تأثيرًا رائعًا ضد عيوب شيخوخة الجلد وتحتوي على خصائص تجديد أنسجة الجلد (رقم براءة الاختراع: WO 2016/173867 A1).

• تم تطوير منتج تجميلي يتمتع بالقدرة على حماية الجلد من الجفاف و / أو منع تلف الأشعة فوق البنفسجية من مستخلص زراعة الخلايا الجذعية غير المتمايزة Camellia sinensis var assamica بواسطة Berry et al. تم تسجيل براءة اختراع المنتج المطور في عام 2017. تم اختبار كفاءة الاختراع في الخلايا الليفية الجلدية لدى البالغين. وفقًا للمخترعين ، أظهرت مستخلصات الشاي الناتجة خصائص مضادة للالتهابات ، ومنع تجفيف خلايا الجلد ، وحماية خلايا الجلد من الأشعة فوق البنفسجية (رقم براءة الاختراع: WO 2017/178238 A1).

7. استنتاجات

شيخوخة الجلد هي واحدة من أكثر المشاكل الجلدية شيوعًا التي تؤثر على جلد الإنسان ومظهره ، مما يؤدي إلى فشل إصلاح الجروح وتطور التجاعيد وفقدان لون البشرة ومرونتها. تم تطوير العديد من المنتجات القائمة على المواد الكيميائية على مر السنين لمنع عملية مكافحة الشيخوخة للبشرة وتقليل تأثيرها. ومع ذلك ، مع استخدام المنتجات الكيميائية ، ظهرت العديد من المشاكل ، ترتبط في الغالب بحساسية الخلايا ، والحساسية ، والآثار الجانبية لبعض المنتجات والمواد الكيميائية. كبديل ، تم اقتراح المنتجات الطبيعية والمشتقة من النباتات بناءً على خصائصها البارزة. ومع ذلك ، فإن تطوير المكونات النشطة بيولوجيًا المشتقة من النباتات يعتمد بشكل كبير على المواد النباتية ، والتي يمكن أن تتأثر بالعوامل الداخلية والخارجية. يمكن أن توفر تقنيات زراعة الأنسجة النباتية كميات هائلة من المواد النباتية المتجانسة بغض النظر عن تلك العوامل لضمان الإنتاج الكافي للمركبات النشطة بيولوجيًا. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إنتاج PDBCs باستخدام استراتيجيات التكنولوجيا الحيوية مثل الاستنباط ، والهندسة الأيضية ، وتغذية المواد الغذائية والسلائف ، والتثبيت ، والنفاذية. قدم هذا العمل مراجعة شاملة لتقنيات التكنولوجيا الحيوية المستخدمة لإنتاج مركبات نشطة بيولوجيًا ، مع التركيز على مضادات الأكسدة التي تعرض خصائص مضادة للشيخوخة. بعض الأمثلة على تقنيات زراعة الأنسجة النباتية المستخدمة في إنتاج مستحضرات التجميل يتم تناولها أيضًا للتأكيد على أهمية أدوات التكنولوجيا الحيوية للإنتاج المستدام لـ PDBCs.

【لمزيد من المعلومات: george.deng@wecistanche.com / WhatApp: 86 13632399501】