Skip to main content

Rational design of plant systems for sustainable generation of value-added industrial products

Article Category

Article available in the folowing languages:

Masowa produkcja metabolitów przy udziale modyfikowanych roślin

Rośliny produkują małe ilości cząsteczek, które są niezwykle cenne dla przemysłu farmaceutycznego. Nowatorskie techniki inżynierii metabolicznej to szansa na rozpoczęcie długofalowej bioprodukcji na skalę masową.

Zmiana klimatu i środowisko

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) 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.

Słowa kluczowe

Rośliny, komórki roślinne, inżynieria metaboliczna, metabolity wtórne, farmaceutyki, transformacje multigenetyczne, bioinformatyka

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania