4.2. Propagácia in vitro

In vitro propagácia alebo mikropropagácia je variant vegetatívneho spôsobu propagácie uskutočňovaný s použitím explantátov rastlinného pôvodu kultivovaných za aseptických podmienok in vitro [87]. Ponúka možnosť produkcie veľkého množstva rastlín, ktoré možno skúmať na extrakciu cenných metabolitov a zároveň znížiť nadmerné využívanie voľne žijúcich a ohrozených druhov [88]. Používanie diferencovaných rastliniek (mikromnožené rastliny) je povinné, ak sa bioaktívna molekula vyrába výlučne v špecializovaných rastlinných orgánoch alebo tkanivách (napr. éterické oleje). Ďalšia výhoda použitia in vitro množených rastlín je spojená s ich stabilitou a vyššími výťažkami sekundárnych metabolitov. Použitie kultivačných systémov in vitro umožňuje produkciu nezávislú od sezónnych obmedzení a rýchlu a účinnú izoláciu cielenej bioaktívnej molekuly spolu so spoľahlivosťou a predvídateľnosťou produkcie [25].

Glykozid cistanche môže tiež zvýšiť aktivitu SOD v tkanivách srdca a pečene a výrazne znížiť obsah lipofuscínu a MDA v každom tkanive, účinne zachytáva rôzne reaktívne kyslíkové radikály (OH-, H₂O₂ atď.) a chráni pred poškodením DNA. OH-radikálmi. Cystanche fenyletanoidové glykozidy majú silnú schopnosť zachytávať voľné radikály, vyššiu redukčnú schopnosť ako vitamín C, zlepšujú aktivitu SOD v suspenzii spermií, znižujú obsah MDA a majú určitý ochranný účinok na funkciu membrány spermií. Polysacharidy Cistanche môžu zvýšiť aktivitu SOD a GSH-Px v erytrocytoch a pľúcnych tkanivách experimentálne starnúcich myší spôsobenú D-galaktózou, ako aj znížiť obsah MDA a kolagénu v pľúcach a plazme a zvýšiť obsah elastínu. dobrý čistiaci účinok na DPPH, predĺženie doby hypoxie u starnúcich myší, zlepšenie aktivity SOD v sére a oddialenie fyziologickej degenerácie pľúc u experimentálne starnúcich myší Experimenty ukázali, že pri bunkovej morfologickej degenerácii má Cistanche dobrú antioxidačnú schopnosť a má potenciál byť liekom na prevenciu a liečbu chorôb starnutia kože. Zároveň má echinakozid v Cistanche významnú schopnosť vychytávať voľné radikály DPPH a dokáže vychytávať reaktívne formy kyslíka, predchádzať voľným radikálom vyvolanej degradácii kolagénu a má tiež dobrý reparačný účinok na poškodenie aniónom voľných radikálov tymínu.

Kliknite na Na cistanche Chemist sklad

【Ďalšie informácie:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:{0}}】

Niektoré štúdie poukázali na účinnosť in vitro propagácie z hľadiska produkcie bioaktívnych zlúčenín. Goyal a spol. (2013) zistili, že klony čučoriedok s nízkym kríkom získané mikropropagáciou vykazovali vyšší obsah flavonoidov a fenolov v porovnaní s klonmi vyvinutými konvenčnou metódou množenia [89]. Podobné nálezy boli publikované v Ziziphora senior L. od Dakah et al. (2014) [90]. Autori zistili, že in vitro množené rastlinné extrakty Ziziphora senior L. vykazovali vyššiu schopnosť zachytávať radikály ako divoké rastliny. Tento výrazný rozdiel vysvetlili aj stresovými podmienkami, ktoré vznikajú pri zakladaní in vitro kultúry alebo prítomnosťou regulátorov rastu rastlín, ktoré môžu mať stimulačný účinok na produkciu polyfenolov [90]. Huperzia serrata, dôležitá tradičná bylina v čínskej kultúre, je známa tým, že produkuje cennú zlúčeninu, huperzín A (HupA). Extrakty Huperzia serrata získané z mikromnožených rastlín vykazovali zvýšenú antioxidačnú aktivitu. Produkcia HupA však zostáva nižšia v mikromnožených rastlinách ako vo voľne žijúcich. Obsah hypericínu sa následne zvýšil v mikropropagovaných rastlinných extraktoch Hypericum hookerianum v porovnaní s extraktom generovaným z voľne rastúcich rastlín [91]. V in vitro kultúre Salvia officinalis bol abietán diterpén detegovaný iba v kultúrach výhonkov, ale nie v bunkových suspenziách, kalusoch alebo chlpatých koreňoch [92]. Napriek vyššie uvedenému môže byť v niektorých prípadoch fenolové zloženie a antioxidačná aktivita nižšia v mikromnožených rastlinách v porovnaní s voľne rastúcimi rastlinami, ako je napríklad Cichorium pumilum Jacq [93], Caralluma tuberculata [94] a Alocasia longiloba Miq [95]. .

4.3. Kalogenéza a bunkové suspenzie

Rastliny vykazujú pozoruhodnú vývojovú plasticitu pre diferenciáciu buniek, pretože je to hlavná vlastnosť rastlinných buniek. Vďaka tejto vynikajúcej vlastnosti môžu rastliny vytvárať neorganizované bunkové masy, označované ako mozoly, v reakcii na environmentálne obmedzenia, s najväčšou pravdepodobnosťou inváziu patogénov alebo fyzické poškodenie [96]. Založenie kalusovej kultúry sa väčšinou spolieha na dediferenciáciu buniek. Toto možno definovať ako proces, pri ktorom zrelé alebo špecializované bunky strácajú svoj diferencovaný charakter a stávajú sa juvenilnými (dediferencovanými) [97].

Prostredníctvom prenosu do tekutého média sa môžu zhluky kalusovej kultúry desegregovať na malé kúsky, agregáty alebo dokonca jednotlivé bunky, čím sa získajú kultúry bunkovej suspenzie. Kalus je zvyčajne heterogénny. Bunkové suspenzie sú potenciálnym zdrojom vysokohodnotných bioaktívnych zlúčenín rastlinného pôvodu [97,98]. Bunkové suspenzie zahŕňajú homogénnu bunkovú populáciu, ktorá produkuje jednotné a rýchle regulátory živín a rastu rastlín. Ľahko sa prispôsobujú aj niekoľkým biotechnologickým stratégiám, ako je elicitácia, kŕmenie prekurzorom a biokonverzia alebo biotransformácia, ako aj hromadná výroba v bioreaktoroch (scale-up) [7]. Niekoľko dôležitých bioaktívnych zlúčenín rastlinného pôvodu bolo vyrobených pomocou technológií kalogenézy a bunkovej suspenzie, pričom väčšina z nich bola získaná pomocou bunkových suspenzií [98]. Hlavné PDBC, ktoré boli produkované pomocou bunkových suspenzií, sú Echinan 4 P, Acetos 10 P, Teoside 10 a Teupol 50 P [99 100].

Mnoho štúdií uvádza účinnosť bunkových suspenzií na produkciu požadovaných bioaktívnych zlúčenín. Napríklad produkcia ginsenosidu bola dosiahnutá prostredníctvom bunkových suspenzií Panax quinquefolium vyvinutých v MS médiu v prítomnosti 1 mg/l 2.4-kyseliny dichlórfenoxyoctovej a 0,25 mg/l kinetínu [1 01]. Produkcia šikonínu bola hodnotená z bunkových suspenzií Onosma bublotrichum v MS médiu doplnenom 0,2 mg/l IAA a 2,10 mg/l kinetínu pre kalusy a v SH médiu pre bunkové suspenzie [102]. Bunkové suspenzie Glycyrrhiza uralensis boli schopné produkovať významné množstvá flavonoidov v médiu Murashige a Skoog doplnenom o kombináciu 2,4-D, NAA a BA a vyvolané metyljasmonátom [103]. 20- hydroxyekdyzón sa získal zo suspenzií buniek Achtranthes bidentate a Vitex glabrata pestovaných v prítomnosti NAA a 0,2 mg/l BA pre Achtranthes bidentate a prítomnosti 2,4-D a BA pre Vitex glabrata [104].

Niekoľko predchádzajúcich štúdií zdôraznilo veľký potenciál kalusu a bunkových kultúr pri liečbe kožných porúch. Vodorozpustný extrakt z kultúry kmeňových buniek Dilochos biflorus charakterizoval Belmonte et al. (2014) pre vysoký obsah izoflavónov, najmä daidzeínu, genistínu a ich glukozidových derivátov. Autori zistili, že vytvorený extrakt vykazoval znateľný inhibičný účinok na erytém vyvolaný UV žiarením, čo zvýraznilo ochranné účinky týchto zlúčenín rastlinného pôvodu proti UV žiareniu, konkrétne proti spáleniu slnkom a slnečnému erytému [105]. Neskôr Imparato a kol. (2016) použili umelé modely kože na demonštráciu kapacity ochrany proti UV žiareniu extraktov bunkovej kultúry Dilochos biflorus na zložkách ECM [106]. Táto vynikajúca dermoprotektívna aktivita bola spojená so schopnosťou extraktu zachytávať voľné radikály, inhibovať produkciu kolagenázy v derme a zachovať štruktúru kolagénu až 72 hodín po vystavení UVA žiareniu [106]. Extrakty z motýľových kríkov (Buddleja davidii) získané pomocou bunkových suspenzných kultúr produkovali vysoké množstvá verbascozidu, fenylpropanoidovej glykozidovej zlúčeniny známej pre svoje všestranné ochranné vlastnosti (antioxidant, chelátor, protizápalový). Skúmanie dermatologických vlastností vytvorených extraktov ukázalo silnú schopnosť reparácie kože a preventívny účinok tohto extraktu na zápal kože, ktorý sa pripisuje silnej inhibícii aktivity kolagenázy a potlačeniu prozápalových faktorov [107]. Výťažky z rastlinných bunkových kultúr bengálskej kávy (Coffea bengalensis) neobsahujú kofeín a majú veľký potenciál na použitie v starostlivosti o pleť. Napríklad sa ukázalo, že vo vode rozpustný extrakt získaný z bunkových kultúr Coffea bengalensis podnietil syntézu kolagénu I a II vo fibroblastoch, podporil aktivitu lipázy a stimuloval expresiu génov súvisiacich s hydratáciou v keratinocytoch [108].

5. Hlavné biotechnologické prístupy k zvýšeniu produkcie bioaktívnych zlúčenín rastlinného pôvodu

Rastlinné bunkové a tkanivové kultúry (PCTC) poskytujú sľubný biotechnologický nástroj na generovanie širokého množstva fytochemikálií na farmaceutické účely. Na trhu sú však dostupné len niektoré úspešné prípady z dôvodu minimálnej fytochemickej produktivity, ktorá nepostačuje na pokrytie nákladov na kultiváciu [76]. V poslednom desaťročí sa teda výskum orientoval na zvýšenie produkcie vysokohodnotných fytochemikálií bez zvyšovania výrobných nákladov na rozšírenie používania techník kultivácie in vitro ako "chemické továrne" [109]. Na zvýšenie produkcie PDBC sa široko používa niekoľko stratégií, medzi ktoré patrí elicitácia, metabolické inžinierstvo, imobilizácia, permeabilizácia a dvojfázové systémy (obrázok 2) [77].

5.1. Vyvolávanie

Elicitácia je jedným z najúčinnejších postupov, ktoré sa v súčasnosti používajú na zlepšenie biotechnologickej produkcie PDBC. Elicitácia vyžaduje použitie špecifických zlúčenín, bežne známych ako elicitory, na urýchlenie obrany rastlín a spustenie biosyntézy a produkcie sekundárnych metabolitov [110]. Možno rozlíšiť dva odlišné typy elicitorov: abiotické a biotické elicitory. Abiotické elicitory zhromažďujú všetky nebiologické látky, ako sú anorganické zlúčeniny, napríklad kovové ióny alebo soli (chlorid vápenatý, dusičnan strieborný, síran horečnatý, chlorid ortuťnatý, chlorid kobaltnatý, ióny zinku atď.), o ktorých je známe, že stimulujú produkciu bioaktívnych látok úpravou sekundárneho metabolizmu rastlín [43]. Na rozdiel od abiotických elicitorov majú biotické elicitory biologický pôvod. Používajú sa buď ako surové extrakty alebo čiastočne purifikované patogény alebo produkty rastlinného pôvodu. Môžu mať buď komplexné zloženie, ako sú extrakty z húb a kvasiniek, alebo špecifické zloženie, ako sú glykoproteíny, purifikovaný chitosan, alginát, xantán, polysacharidy atď. [111]. Niekoľko parametrov, medzi ktoré patrí typ elicitora, koncentrácia, čas expozície, typ kultúry, zloženie média, bunková línia, štádium a vek kultúry, sú hlavnými faktormi ovplyvňujúcimi účinnosť elicitačného postupu pri produkcii PDBC [112]. .

Elicitácia sa široko používa na zvýšenie produkcie PDBC in vitro kultúr. Niekoľko správ zdôraznilo účinnosť tejto metódy. Vyvolanie suspenzných buniek Pueraria cannoli pomocou kyseliny salicylovej zvýšilo produkciu a akumuláciu izoflavonoidov, konkrétnejšie khwakhurínu, daidzeínu, puerarínu a genistínu, čo sú molekuly, ktoré vykazujú skvelé vlastnosti proti starnutiu [57]. V Solanum xanthocarpum elicitácia kalusovej kultúry pomocou modrého svetla viedla k maximálnej produkcii metyl-kafeátu, eskuletínu, kyseliny kávovej a skopoletínu. Tieto molekuly sú známe pre svoju veľkú antioxidačnú, protizápalovú, antidiabetickú aktivitu a aktivitu proti starnutiu [113]. Stresová aplikácia NaCl na kultivovaný kalus kardy (Cynara cardunculus L. var altilis) zvýšila celkový obsah fenolov a antioxidantov, čo viedlo k zvýšeniu produkcie prokolagénu a aquaporínu v dermálnych bunkách, čím sa zvýšila produkcia bioaktívnych látok. zlúčeniny, ktoré možno použiť na kozmetické prípravky [114]. Elicitácia metyljasmonátu aplikovaná na kultúry vlasatých koreňov Isatis indigotica preukázala vynikajúce výsledky pri produkcii lignanov. Umožnilo to tiež objavenie TF AP2/ERF, ktoré sa podieľajú na produkcii tejto triedy bioaktívnych zlúčenín, ako aj upregulovaných biosyntetických génov, čo podčiarkuje dôležitosť vyvolávania pri identifikácii kľúčových regulačných mechanizmov, ktoré možno použiť na metabolické inžinierstvo in vitro kultúry [115]. Ďalšie príklady účinnosti vyvolania stimulácie produkcie PDBC sú uvedené v tabuľke 3.

5.2. Kŕmenie prekurzormi a živinami

Kŕmenie prekurzormi je biotechnologická stratégia, ktorá závisí od schopnosti rastlín a rastlinných bunkových kultúr premeniť prekurzory (doplnené kultiváciou média) na požadované produkty pomocou už existujúcich enzýmov [135,136]. Táto technológia sa široko používa na spustenie výroby špecifických zlúčenín. Početné správy napríklad preukázali účinnosť kŕmenia prekurzorom pri stimulácii syntézy PDBC. Kultúry chlpatých koreňov Linum album kŕmené známym prekurzorom lignanu, ihličnatým aldehydom, viedli k značnému zvýšeniu produkcie pinorezinolu, lariciresinolu a podofylotoxínu [137]. V kalusoch a bunkových suspenziách pochádzajúcich z listov Centella asiatica sa akumulácia asiatikozidov dosiahla pridaním aminokyselín do kultivačného média, presnejšie leucínu [138]. Karppinen a kol. (2007) uviedli podobné zistenia pre produkciu hyperforínu z kultúr výhonkov Hypericum perforatum. Napríklad autori zistili, že podávanie izoleucínu a valínu do kultúry streľby bolo zodpovedné za produkciu hyperforínu. Sledovaním inzercie izoleucínu a valínu pomocou značených foriem týchto aminokyselín autori zistili, že tieto dve aminokyseliny boli začlenené do acylového bočného reťazca hyperforínu aj hyperforínu [138].

Podľa rovnakého princípu ako kŕmenie prekurzormi je cieľom kŕmenia živinami zvýšiť výťažok PDBC úpravou fyzikálnych a chemických faktorov kultivačného média. Ukázalo sa, že táto stratégia je účinná na zvýšenie biomasy a produkciu ginsenosidu z náhodných koreňových kultúr ženšenu. Ako je uvedené v [139], produkcia biomasy a množstvá ginsenosidu sa zvýšili, keď bola kultúra doplnená čerstvo pripraveným kultivačným médiom. Podobné zistenia boli zaznamenané aj pri produkcii vedľajších kávových produktov z kultúr adventívnych koreňov Echinacea purpurea [140] a produkcii taxolu z bunkových suspenzií Taxus chinensis [141].

5.3. Metabolické inžinierstvo

Metabolické inžinierstvo je definované ako výroba špecifických látok alebo molekúl, ako sú liečivá, chemikálie, palivá a liečivá, narušením metabolických dráh v bunkách [142]. Poskytuje úplne nový pohľad na lepšie pochopenie ciest biosyntézy PDBC prostredníctvom štúdií nadmernej expresie. Môže to tiež znamenať represiu iných dráh (konkurenčných dráh) na zvýšenie metabolického toku mediátorov špecifických ciest biosyntézy, aby sa zabezpečila zvýšená produkcia [143]. Hlavným cieľom tejto stratégie je podnietiť bunkovú aktivitu prostredníctvom manipulácie s bunkovými funkciami pomocou technológie rekombinantnej DNA. Doteraz existuje niekoľko stratégií, ako napríklad zavedenie génov izolovaných z rovnakého druhu alebo rôznych organizmov, promótory zvyšujúce expresiu cieľových génov (konštitutívna expresia cieľových génov napríklad pomocou promótora 35S) alebo rušivá expresia cieľového génu alebo génov (antisense , RNA interferencia alebo technológie CRISPR/Cas9), sa použili na dosiahnutie tohto účelu [144]. Najbežnejším príkladom genetickej manipulácie je použitie genetickej transformácie sprostredkovanej Agrobacterium tumefacient, ktorá môže umožniť zavedenie požadovaného génu.

Genetická disrupcia medziproduktov biosyntézy sa môže uskutočniť aj pomocou iných alternatívnych transformačných metód, ako je transformácia protoplastov, biolistika (bombardovanie mikroprojektilmi), transformácia sprostredkovaná lipozómami alebo dráhy peľovej trubice [143]. Metabolické inžinierstvo ponúka mnoho výhod na zväčšenie produkcie bioaktívnych zlúčenín nadmernou expresiou génov (zodpovedných za produkciu regulačných enzýmov), ktoré sú zapojené do ich biosyntetických dráh [145]. Avšak vzhľadom na zložitosť regulačného procesu v rastlinných bunkách a prítomnosť kritických a rýchlosť obmedzujúcich enzýmov zodpovedných za spätnú reguláciu množstva bioaktívnych zlúčenín je produkcia PDBC prostredníctvom metabolického inžinierstva obmedzená. Na identifikáciu krokov obmedzujúcich rýchlosť a ich regulácie sú teda potrebné ďalšie vyšetrenia [146,147].

5.4. Imobilizácia

Imobilizácia je jednou z kľúčových stratégií, ktoré možno použiť na zvýšenie produkcie PDBC v systémoch PCTC. Spolieha sa na použitie gélovej matrice, ktorá umožňuje zachytenie buniek. Zároveň sú bunky vystavené vysokým koncentráciám iónov, aby sa neutralizoval nežiaduci vplyv na metabolizmus buniek. Táto stratégia prilákala vedcov a výskumníkov na celom svete, pretože umožňuje zvýšenie bunkovej životaschopnosti a stability produkovaných bioaktívnych zlúčenín, okrem zvýšenia produkcie žiaducich molekúl [148]. Na zachytenie alebo imobilizáciu buniek možno ako gélovú matricu použiť niekoľko chemikálií, ako je agaróza, alginát, agar a polyakrylamid kombinovaný s alginátom. Alginátové polyméry sú najbežnejšie látky používané na imobilizáciu buniek, pretože vykazujú najlepšie výsledky z hľadiska výťažkov produkcie PDBC. Napríklad zachytenie bunkového agregátu Eurycoma longifolia s 2,5 percentami alginátového polyméru počas troch týždňov viedlo k podstatnému zvýšeniu produkcie 4H-imidazol-4-jedného, ​​riediaceho-6-jednotného a striktosidin-syntázy v porovnaní na neimobilizované bunky [149]. Na produkciu chitosanázy z Gongronella sp. buniek, najvyššia produkcia bola dosiahnutá pri použití imobilizácie buniek gélom alginátu vápenatého (E404) v kombinácii s polyuretánovou penou pri pH 5,5 [150]. V Juniperus chinensis, Premjet a kol. (2007) zistili, že produkcia podofylotoxínu sa zvýšila o 96–98 percent v zachytených bunkách s použitím alginátového polyméru [151]. Imobilizované bunky Plumbago rosea s použitím E404 viedli k trojnásobnému zvýšeniu produkcie plumbagínu, dôležitej bioaktívnej zlúčeniny uvádzanej u tohto rastlinného druhu, v porovnaní s nezachytenými bunkami [152, 153]. Priaznivé účinky imobilizácie buniek možno vysvetliť skutočnosťou, že gélová (polymérna) matrica vytvára vhodný difúzny gradient nad imobilizovanými bunkami, čo zlepšuje biochemickú komunikáciu. Polymérne matrice automaticky spúšťajú vytváranie bunkových agregátov, čím sa znižuje závislosť buniek od kultivačného média, čo vedie k vyššiemu výťažku PDBC [148]. Hoci imobilizácia buniek zvyšuje produkciu PDBC, bioaktívne zlúčeniny sú často zachytené a často uložené v bunkových vakuolách. Proces imobilizácie a produkcie buniek je teda ekonomicky závislý od schopnosti bunky vylučovať požadované bioaktívne zlúčeniny do priľahlého média, čo sa môže prirodzene vyskytnúť pomocou prirodzených (pasívny a aktívny transport) alebo umelých (permeabilizačná stratégia) mechanizmov sekrécie [135].

5.5. Permeabilizácia

Ako je uvedené vyššie, PDBC sú zvyčajne zachytené v špecializovaných orgánoch alebo bunkových štruktúrach, zvyčajne v bunkových vakuolách. Uvoľnenie PDBC do kultivačného média spojené s vhodným purifikačným postupom teda môže umožniť rekuperáciu požadovaných zlúčenín. Stratégia permeabilizácie sa spolieha na použitie chemických alebo fyzikálnych prístupov na zvýšenie permeability membrán rastlinných buniek. Chemicky sprostredkovaná permeabilizácia môže byť ľahko implementovaná pomocou organických rozpúšťadiel, ako je dimetylsulfoxid [DMSO] a izopropanol, a polysacharidov, ako je chitosan [135]. Taxol, hexadekán, dibutylftalát alebo dekanol sa použili na zvýšenie permeability bunkovej kultúry Taxus chinensis [141]. Iné permeabilizačné metódy, ako sú elektrické polia a sonikácia, sa môžu použiť na získanie PDBC z bunkových vakuol [135]. Všimnite si, že akumulácia PDBC môže byť zmenená buď reguláciou spätnej väzby (inhibíciou) syntézy produktu alebo degradáciou bioaktívnych zlúčenín v médiu. Tejto prekážke sa možno vyhnúť použitím odstraňovania produktu in situ, ktoré zahŕňa priamu separáciu kvapalina-kvapalina alebo kvapalina-pevná látka [154], kde táto separácia vykazovala lepšie výsledky ako systém kultivácie kvapalina-kvapalina. Pre systémy tuhá látka-kvapalina sa bežne používajú živice XAD4, XAD7 a aktívne uhlie. Napríklad už bolo preukázané, že použitie XAD7 zlepšilo produkciu ajmalicínu a serpentínu v C. roseus, plumbaginu v Pityriasis rosea, alkaloidu v Eschscholzia californica a taxuyunnanínu C v Taxus chinensis [155–158]. XAD4 bol úspešne aplikovaný na produkciu antrachinónov z Morinda elliptica [159].

6. Výroba antioxidačných látok pre kozmetické prípravky pomocou biotechnológie

PCTC techniky v kombinácii s rôznymi biotechnologickými prístupmi zameranými na produkciu vysokých množstiev PDBC viedli k vývoju niekoľkých kozmetických produktov s anti-agingovou a dermo-ochrannou aktivitou. Niektoré z nich boli patentované a niekoľko kozmetických produktov bolo vyvinutých poprednými spoločnosťami v kozmetickom priemysle. Nižšie je uvedených niekoľko príkladov patentov, ktoré boli zaregistrované v poslednom desaťročí. Boli náhodne vybrané, aby ukázali konkrétne aplikácie biotechnológií, najmä techník rastlinných tkanivových kultúr, na formuláciu galenických a kozmetických produktov:

• Patent registrovaný v Spojených štátoch Blumom a spol. v roku 2012 v súvislosti s vývojom dediferencovaných rastlinných buniek z plodov Malus domestica cv Uttwiler Spaetlauber a ich využitím pri formulácii kozmetických prípravkov na zabezpečenie ochrany kmeňových buniek pred vnútornými aj vonkajšími stresovými faktormi, podporu množenia kmeňových buniek a prevenciu bunkovej apoptózy (patent US 8,580,320 B2). Z týchto bunkových suspenzií boli vyvinuté rôzne kozmetické prípravky, medzi ktoré patria miznúce krémy, tekuté balzamy, intenzívne vlasové masky a očné krémy. Účinnosť vyvinutých kozmetických prípravkov bola testovaná na kmeňových bunkách pochádzajúcich z pupočníka, vlasových folikulov a fibroblastov.

• Rastlinné bunky Syringa vulgaris boli úspešne vytvorené z in vitro kultúry rastlinných tkanív za aseptických podmienok v rastových nádobách doplnených o špecifické regulátory rastu rastlín talianskym tímom (Dal Monte et al., 2006; Patent číslo: US 7,718,199 B2). Vodná extrakcia sa uskutočnila na bunkových suspenziách odvodených z kalusu. HPLC profilovanie odhalilo prítomnosť významných množstiev verbascozidu a verbaskozidu. Extrakty získané z bunkovej suspenzie vykazovali silnú antioxidačnú a odstraňovaciu aktivitu proti voľným radikálom. Okrem toho vyvinuté extrakty vykazovali skvelé vlastnosti proti vypadávaniu vlasov vďaka svojej schopnosti inhibovať 5-alfa reduktázu a lipoxygenázu. Generované extrakty tiež vykazovali silnú antityrozinázovú aktivitu a pozoruhodné bieliace vlastnosti pokožky.

• Nediferencované bunky rastlín kosatca (Iris pallida, Iris germanica a Iris florentina) vytvorili Breton a Gueniche v roku 2001. Z vytvorených buniek boli vyvinuté galenické prípravky. Podľa tvrdení vynálezcov vyvinuté prípravky obsahovali opaľovacie krémy s aktívnymi zložkami, ktoré zaisťovali ochranu proteínov extracelulárnej matrice, napríklad pred UV žiarením, prostredníctvom enzymatickej inhibície proteínov MMP (Breton a Gueniche v roku 2001, číslo patentu: EP 1 174 120 B1).

• Nediferencované bunky Leontopodium alpinum získané pomocou in vitro bunkových kultúr použili na formuláciu kozmetických prípravkov francúzski vynálezcovia (Gracioso et al.). Objav bol zverejnený ako patent vynálezcami v roku 2016 (uloženie patentu v roku 2015, číslo patentu: WO 2016/113659 A1). Vyvinutý produkt bol navrhnutý ako kozmetické ošetrenie na obnovenie homeostázy buniek starnúcej pokožky a zvýšenie bunkového metabolizmu a energetickej aktivity.

• Nediferencované bunky Marrubium vulgare použili ako surovinu na vývoj kozmetických prípravkov Ringenbach et al. pre známu kozmetickú firmu. Patent bol zaregistrovaný v roku 2016. Pre tento patent bola pripravená kozmetická kompozícia z rastlinných buniek získaných pomocou procesu bunkovej kultúry in vitro. Vynálezcovia navrhli tento kozmetický prípravok na topické ošetrenie na zlepšenie celkového stavu pokožky, vzhľadu a príveskov, presnejšie na stiahnutie pórov a nedokonalostí pokožky. Z objavenej aktívnej zložky boli vyvinuté rôzne galenické prípravky, medzi ktoré patria krémy, séra, tkanivové masky a čistiace mlieka (číslo patentu: WO 2017/163174 Al).

• Kozmetický prípravok bol vyvinutý talianskym tímom (Tito a kol.) v roku 2016. Vynález, na ktorý sa vzťahuje tento patent, sa zameriava na použitie somatických embryí troch rastlinných druhov: Lotus japonicus, Citrus limon a Rosa gardenia. Generované extrakty preukázali skvelý účinok proti nedokonalostiam spôsobujúcim starnutie pokožky a majú vlastnosti na omladenie kožného tkaniva (číslo patentu: WO 2016/173867 Al).

• Kozmetický výrobok so schopnosťou chrániť pokožku pred vysušením a/alebo zabrániť poškodeniu UV žiarením bol vyvinutý z extrakcie dediferencovanej kultúry kmeňových buniek Camellia sinensis var assamica od Berryho et al. Vyvinutý produkt bol patentovaný v roku 2017. Účinnosť vynálezu bola testovaná na dermálnych fibroblastoch dospelých ľudí. Podľa vynálezcov generované čajové extrakty vykazovali protizápalové vlastnosti, zabraňovali vysychaniu kožných buniek a chránili kožné bunky pred UV žiarením (číslo patentu: WO 2017/178238 Al).

7. Závery

Starnutie pokožky je jedným z najčastejších dermatologických problémov ovplyvňujúcich ľudskú pokožku a jej vzhľad, čo vedie k zlyhaniu hojenia rán, tvorbe vrások a strate tonusu a pružnosti pokožky. V priebehu rokov bolo vyvinutých niekoľko produktov na chemickej báze, ktoré zabraňujú procesu starnutia pokožky a znižujú jeho vplyv. S používaním chemických prípravkov sa však vyskytlo niekoľko problémov spojených väčšinou s citlivosťou buniek, alergiami a vedľajšími účinkami niektorých chemických prípravkov a látok. Ako alternatíva boli navrhnuté prírodné produkty a produkty rastlinného pôvodu na základe ich vynikajúcich vlastností. Avšak vývoj bioaktívnych zložiek rastlinného pôvodu je veľmi závislý od rastlinného materiálu, ktorý môže byť ovplyvnený vnútornými aj vonkajšími faktormi. Techniky kultivácie rastlinných tkanív môžu poskytnúť obrovské množstvá homogénneho rastlinného materiálu nezávisle od týchto faktorov, aby sa zabezpečila dostatočná produkcia bioaktívnych zlúčenín. Okrem toho sa PDBC môžu vyrábať pomocou biotechnologických stratégií, ako je elicitácia, metabolické inžinierstvo, kŕmenie živinami a prekurzormi, imobilizácia a permeabilizácia. Táto práca predstavila komplexný prehľad biotechnologických techník používaných na výrobu bioaktívnych zlúčenín so zameraním na antioxidanty vykazujúce vlastnosti proti starnutiu. Niektoré príklady techník rastlinných tkanivových kultúr používaných pri výrobe kozmetických výrobkov sú tiež určené na zdôraznenie významu biotechnologických nástrojov pre udržateľnú výrobu PDBC.

【Ďalšie informácie:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:{0}}】