Masowa produkcja metabolitów przy udziale modyfikowanych roślin
Choć ilość związków produkowanych przez rośliny dla nich samych jest w zupełności wystarczająca, jest zbyt mała, by mogły je wykorzystać firmy farmaceutyczne. Cząsteczki te są bardzo złożone i często podobne do innych, mniej pożytecznych cząstek produkowanych przez rośliny, przez co procesy ich wyizolowania i ekstrakcji są trudne, a przy tym kosztowne. W ramach finansowanego przez UE projektu "Rational design of plant systems for sustainable generation of value-added industrial products" (SMARTCELL)(odnośnik otworzy się w nowym oknie) opracowano nowe techniki umożliwiające eksploatację na skalę przemysłową cennych wtórnych metabolitów roślinnych. Naukowcy zastosowali nowatorskie techniki, aby poznać skład genetyczny i produkty szlaku terpenoidowych alkaloidów indolowych i uzyskać metabolity wtórne o właściwościach mających zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym. Zaczynając od medycznej postaci barwinka, który produkuje niewielkie ilości pożądanych związków, naukowcy zdołali odnaleźć związki funkcjonalne między genami, enzymami i cząsteczkami. Wykorzystując transformacje multigenetyczne opracowane przez partnerów, naukowcy wprowadzili odpowiednie geny do komórek roślin, aby przetestować ich aktywność. Dzięki zaawansowanym i innowacyjnym technikom analitycznym zespół potwierdził funkcje genów i produkcję pożądanych związków. Następnie testowano ekspresję genów w takich organizmach, jak bakterie, szybko rosnący tytoń, a także kultury korzeni włosowatych oraz zawiesiny komórkowe nadające się do hodowli ciągłej. Opracowano nowatorskie narzędzia bioinformatyczne do pomiaru i charakterystyki różnic spektralnych między grupami tytoniu i barwinka o różnych genotypach i warunkach wzrostu. Kultury korzeni włosowatych oraz zawiesiny komórkowe dostarczyły największej ilości geraniolu, pożądanego metabolitu wtórnego, generując blisko jeden gram tego związku w ciągu 41 dni. Zaawansowane techniki i oszczędne metody produkcji otwierają nowe możliwości produkcji nieograniczonej ilości związków chemicznych z równie nieograniczonych typów roślin. Projekt SMARTCELL położył tym samym podwaliny pod długofalową produkcję na skalę przemysłową cząsteczek roślinnych o wartości farmaceutycznej z użyciem systemów biotechnologicznych, jednocześnie spełniając rygorystyczne wymogi regulacyjne.
