Unijny projekt SmartCell wykorzystuje komórki roślinne jako zakłady farmaceutyczne
Unijny projekt SmartCell otrzymał 6 mln EUR na opracowanie narzędzi do syntetyzowania cennych środków farmaceutycznych przy użyciu komórek roślinnych. Nad projektem pracuje konsorcjum utworzone przez 18 partnerów z UE, Szwajcarii i USA: wiodące instytuty naukowe i ośrodki akademickie w liczbie 14, 2 partnerów z sektora małych i średnich przedsiębiorstw i 2 większe przedsiębiorstwa przemysłowe. Projekt, o łącznym budżecie 8,5 mln EUR, został zaplanowany na 4 lata. Wedle szacunków w 2004 r. jedna czwarta wszystkich przepisanych środków farmaceutycznych w krajach uprzemysłowionych zawierała pochodne roślinne. Wśród dobrze znanych leków roślinnych znajdują się np. morfina, kodeina, chinina czy digitoksyna. Do tej pory wyprodukowanie farmakologicznie skutecznych substytutów syntetycznych o wybiórczym działaniu było niemożliwe. Żywe rośliny wytwarzają wiele wtórnych metabolitów - związków, które pomagają roślinie przystosować się do środowiska. Wtórne metabolity (na przykład żywica) są wytwarzane w niewielkich ilościach przez dłuższe okresy czasu. W przypadku drzew może to zająć nawet całe lata. Czasami uznawane są za produkt uboczny metabolizmu rośliny, niemniej ich znaczenie farmaceutyczne jest ogromne. Większość wtórnych metabolitów (zwanych również fitofarmaceutykami) jest obecnie izolowana z całych, żywych roślin, ponieważ ich synteza chemiczna jest niezwykle trudna i kosztowna. Jednakże biosynteza jest złożonym i słabo poznanym procesem, a jej wydajność jest niska. Co więcej, wiele roślin wytwarzających te wysokowartościowe związki jest trudnych w uprawie albo są nadmiernie eksploatowane. Komórki roślinne mogą być wykorzystywane do wytwarzania cennych związków farmaceutycznych na dużą skalę niemal w ten sam sposób, co drobnoustroje do produkcji antybiotyków. Dr Oksman-Caldentey z Fińskiego Centrum Badań Technicznych VTT w Finlandii, koordynator projektu, wyjaśnia CORDIS News: "Różnica polega na tym, że w przypadku drobnoustrojów proces produkcji antybiotyków trwa krótko i jest stosunkowo prosty, natomiast dokładne mechanizmy wytwarzania przez rośliny związków chemicznych o małej masie cząsteczkowej zostały poznane w niewielkim zakresie". Konsorcjum SmartCell połączy wysiłki naukowców specjalizujących się w różnych dziedzinach naukowych w celu opisania mechanizmów wytwarzania wtórnych metabolitów. Eksperci w dziedzinie botaniki, farmakognozji (działu farmacji zajmującego się lekami pochodzenia naturalnego), mikrobiologii, fitochemii, biochemii, biologii molekularnej oraz technologii fermentacji wykorzystają swoją szeroką wiedzę do badania metabolizmu roślin w wyizolowanych, sklonowanych komórkach. Wypracowana w ten sposób nowa wiedza stanowić będzie podstawę do opracowania narzędzi, wykorzystujących wtórne ścieżki metaboliczne do szybkiego syntetyzowania w dużych ilościach, cennych pod względem farmaceutycznym, związków chemicznych. Chodzi o to, aby komórki roślinne funkcjonowały jak "zielone fabryki". Pierwsze działania w ramach projektu SmartCell skoncentrują się na syntezie terpenów, które są wytwarzane przez wiele odmian roślin (zwłaszcza drzewa iglaste). Pośród dobrze znanych przykładów pochodnych terpenu można wymienić steroidy, mentol, kamforę i kanabinoidy. Zostaną one wykorzystywane w pierwszych pracach badawczych projektu SmartCell, ponieważ wstępne badania przyniosły obiecujące wyniki, a także z uwagi na sprawdzone już przykłady (paclitaxel, lek antynowotworowy ekstrahowany pierwotnie z kory 60 letniego cisu pacyficznego, jest już produkowany częściowo z kultur komórek roślinnych). Jeżeli wszystko potoczy się dobrze, te same narzędzia, które posłużą do syntezy terpenów, zostaną wykorzystane do produkcji innych pożądanych związków chemicznych.