4.2. In vitro razmnoževanje

Razmnoževanje in vitro ali mikrorazmnoževanje je različica vegetativnega načina razmnoževanja, ki se izvede z uporabo eksplantatov rastlinskega izvora, gojenih v aseptičnih pogojih in vitro [87]. Ponuja možnost pridelave velikega števila rastlin, ki jih je mogoče raziskati za pridobivanje dragocenih metabolitov, hkrati pa zmanjšati prekomerno izkoriščanje divjih in ogroženih vrst [88]. Uporaba diferenciranih rastlin (mikrorazmnoženih rastlin) je obvezna, kadar je bioaktivna molekula proizvedena izključno v specializiranih rastlinskih organih ali tkivih (npr. eterična olja). Druga prednost uporabe in vitro razmnoženih rastlin je povezana z njihovo stabilnostjo in večjim izkoristkom sekundarnih metabolitov. Uporaba sistemov kulture in vitro omogoča proizvodnjo neodvisno od sezonskih omejitev ter hitro in učinkovito izolacijo ciljne bioaktivne molekule, skupaj z zanesljivostjo in predvidljivostjo proizvodnje [25].

Glikozid cistanche lahko tudi poveča aktivnost SOD v srčnem in jetrnem tkivu ter znatno zmanjša vsebnost lipofuscina in MDA v vsakem tkivu, učinkovito lovi različne reaktivne kisikove radikale (OH-, H₂O₂ itd.) in ščiti pred povzročeno poškodbo DNK z OH-radikali. Cistanche feniletanoidni glikozidi imajo močno sposobnost lovljenja prostih radikalov, večjo redukcijsko sposobnost kot vitamin C, izboljšajo aktivnost SOD v suspenziji semenčic, zmanjšajo vsebnost MDA in imajo določen zaščitni učinek na delovanje membrane semenčic. Cistanche polisaharidi lahko povečajo aktivnost SOD in GSH-Px v eritrocitih in pljučnem tkivu eksperimentalno starajočih se miši, ki jih povzroča D-galaktoza, pa tudi zmanjšajo vsebnost MDA in kolagena v pljučih in plazmi ter povečajo vsebnost elastina. dober čistilni učinek na DPPH, podaljša čas hipoksije pri starajočih miših, izboljša aktivnost SOD v serumu in upočasni fiziološko degeneracijo pljuč pri eksperimentalno starajočih se miših. Pri celični morfološki degeneraciji so poskusi pokazali, da ima Cistanche dobro antioksidativno sposobnost in ima potencial, da postane zdravilo za preprečevanje in zdravljenje bolezni staranja kože. Hkrati ima ehinakozid v Cistanche pomembno sposobnost čiščenja prostih radikalov DPPH in lahko lovi reaktivne kisikove vrste, preprečuje razgradnjo kolagena, ki jo povzročijo prosti radikali, in ima tudi dober učinek popravljanja poškodb anionov prostih radikalov timina.

Kliknite na cistanche Chemist warehouse

【Za več informacij:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】

Nekatere študije so pokazale učinkovitost in vitro razmnoževanja v smislu proizvodnje bioaktivnih spojin. Goyal et al. (2013) so ugotovili, da imajo kloni grmaste borovnice, pridobljeni z mikropropagacijo, višjo vsebnost flavonoidov in fenolov v primerjavi s tistimi, razvitimi s konvencionalno metodo razmnoževanja [89]. Podobne ugotovitve so pri Ziziphora senior L. poročali Dakah et al. (2014) [90]. Avtorji so ugotovili, da in vitro razmnoženi rastlinski izvlečki Ziziphora senior L. kažejo večjo sposobnost čiščenja radikalov kot divje rastline. To opazno razliko so razložili tudi s stresnimi pogoji, ki nastanejo zaradi vzpostavljanja kulture in vitro ali prisotnosti regulatorjev rasti rastlin, ki imajo lahko stimulativni učinek na proizvodnjo polifenolov [90]. Huperzia serrata, pomembna tradicionalna rastlina v kitajski kulturi, je znana po tem, da proizvaja dragoceno spojino Huperzin A (HupA). Izvlečki Huperzia serrata, pridobljeni iz mikrorazmnoženih rastlin, so pokazali povečano antioksidativno delovanje. Vendar pa ostaja proizvodnja HupA manjša v mikrorazmnoženih rastlinah kot v divjih. Vsebnost hipericina se je nato povečala v ekstraktih rastlin Hypericum hookerianum, mikrorazmnoženih v primerjavi z ekstraktom, pridobljenim iz divjih rastlin [91]. V in vitro kulturi Salvia officinalis je bil abietan diterpen odkrit le v kulturah poganjkov, ne pa tudi v celičnih suspenzijah, kalusih ali dlakavih koreninah [92]. Kljub zgoraj navedenemu sta lahko v nekaterih primerih fenolna sestava in antioksidativna aktivnost nižja pri mikrorazmnoženih rastlinah v primerjavi z divjimi, kot na primer pri Cichorium pumilum Jacq [93], Caralluma tuberculata [94] in Alocasia longiloba Miq [95] .

4.3. Kalogeneza in celične suspenzije

Rastline kažejo omembe vredno razvojno plastičnost za celično diferenciacijo, saj je to glavna lastnost rastlinskih celic. Zaradi te izjemne lastnosti lahko rastline tvorijo neorganizirane celične mase, imenovane kalusi, kot odgovor na okoljske omejitve, najverjetneje invazijo patogenov ali fizične poškodbe [96]. Vzpostavitev kulture kalusa se večinoma opira na dediferenciacijo celic. To lahko definiramo kot proces, pri katerem zrele ali specializirane celice izgubijo svoj diferenciran značaj in postanejo mladoletne (dediferencirane) [97].

S prenosom v tekoči medij se lahko grude kulture kalusa razgradijo v majhne koščke, agregate ali celo posamezne celice, pri čemer nastanejo celične suspenzijske kulture. Kalus je običajno heterogen. Celične suspenzije so potencialni vir visokovrednih bioaktivnih spojin rastlinskega izvora [97,98]. Celične suspenzije zajemajo homogeno celično populacijo, ki enotno in hitro proizvaja hranila in regulatorje rasti rastlin. Z lahkoto se prilagodijo tudi številnim biotehnološkim strategijam, kot so pridobivanje, hranjenje s prekurzorji in biokonverzija ali biotransformacija, kot tudi množična proizvodnja v bioreaktorjih (razširitev) [7]. Več pomembnih bioaktivnih spojin rastlinskega izvora je bilo proizvedenih s kalogenezo in tehnologijami celičnih suspenzij, pri čemer je bila večina pridobljena z uporabo celičnih suspenzij [98]. Glavni PDBC, ki so bili proizvedeni z uporabo celičnih suspenzij, so Echinan 4 P, Acetos 10 P, Teoside 10 in Teupol 50 P [99,100].

Številne študije so poročale o učinkovitosti celičnih suspenzij za proizvodnjo želenih bioaktivnih spojin. Na primer, proizvodnja ginsenozida je bila pridobljena s suspenzijo celic Panax quinquefolium, razvito v MS mediju v prisotnosti 1 mg/L 2.4-diklorfenoksiocetne kisline in 0.25 mg/L Kinetina [1 01]. Proizvodnja šikonina je bila ocenjena iz celičnih suspenzij Onosma bublotrichum v MS mediju, dopolnjenem z 0.2 mg/L IAA in 2,10 mg/L Kinetina za kaluse in v SH mediju za celične suspenzije [102]. Suspenzije celic Glycyrrhiza uralensis so lahko proizvedle znatne količine flavonoidov v mediju Murashige in Skoog, ki je bil dopolnjen s kombinacijo 2,4-D, NAA in BA ter izzvan z metil jasmonatom [103]. 20- hidroksiekdizon je bil pridobljen iz suspenzije celic Achtranthes bidentate in Vitex glabrata, gojenih v prisotnosti NAA in 0,2 mg/L BA za Achtranthes bidentate ter prisotnosti 2,4-D in BA za Vitex glabrata [104].

Več prejšnjih študij je poudarilo velik potencial kalusov in celičnih kultur pri zdravljenju kožnih bolezni. Vodotopni ekstrakt, pridobljen iz kulture matičnih celic Dilochos biflorus, so označili Belmonte et al. (2014) zaradi visoke vsebnosti izoflavonov, predvsem daidzeina, genistina in njihovih glukozidnih derivatov. Avtorji so ugotovili, da je ustvarjeni izvleček pokazal opazno inhibicijsko delovanje UV-induciranega eritema, kar je poudarilo zaščitne učinke teh spojin rastlinskega izvora pred UV-sevanjem, zlasti pred sončnimi opeklinami in sončnim eritemom [105]. Kasneje so Imparato et al. (2016) so uporabili umetne modele kože, da bi dokazali zmogljivost UV zaščite izvlečkov celične kulture Dilochos biflorus na komponentah ECM [106]. Ta izjemna dermo-zaščitna aktivnost je bila povezana z zmožnostjo izvlečka, da lovi proste radikale, zavira nastajanje kolagenaze na dermisu in ohranja strukturo kolagena do 72 ur po izpostavljenosti UVA sevanju [106]. Izvlečki grma metulja (Buddleja davidii), pridobljeni z uporabo celičnih suspenzijskih kultur, so proizvedli velike količine verbaskozida, fenilpropanoidne glikozidne spojine, znane po svojih vsestranskih zaščitnih lastnostih (antioksidant, kelator, protivnetno). Raziskovanje dermatoloških lastnosti ustvarjenih izvlečkov je pokazalo močno sposobnost popravljanja kože in preventivno delovanje vnetja kože tega izvlečka, ki ga pripisujejo močnemu zaviranju aktivnosti kolagenaze in zatiranju pro-vnetnih dejavnikov [107]. Izvlečki rastlinske celične kulture bengalske kave (Coffea bengalensis) ne vsebujejo kofeina in so pokazali velik potencial za uporabo pri negi kože. Na primer, pokazalo se je, da je hidrotopni ekstrakt, pridobljen iz celičnih kultur Coffea bengalensis, spodbudil sintezo kolagena I in II v fibroblastih, spodbudil aktivnost lipaze in spodbudil izražanje genov, povezanih s hidracijo, v keratinocitih [108].

5. Glavni biotehnološki pristopi k povečanju proizvodnje bioaktivnih spojin rastlinskega izvora

Kulture rastlinskih celic in tkiv (PCTC) zagotavljajo obetavno biotehnološko orodje za ustvarjanje širokega števila fitokemikalij za farmacevtske namene. Vendar so na trgu na voljo le nekateri uspešni primeri zaradi minimalne fitokemične produktivnosti, ki ne zadošča za kritje stroškov kulture [76]. Tako so bile v zadnjem desetletju raziskave usmerjene v izboljšanje proizvodnje fitokemikalij visoke vrednosti brez povečanja proizvodnih stroškov, da bi povečali uporabo tehnik kulture in vitro kot "kemičnih tovarn" [109]. Več strategij, med katerimi so izzivanje, presnovni inženiring, imobilizacija, permeabilizacija in dvofazni sistemi, se je na široko uporabljalo za povečanje proizvodnje PDBC (slika 2) [77].

5.1. Izzivanje

Elicitacija je eden najučinkovitejših postopkov, ki se danes uporabljajo za izboljšanje biotehnološke proizvodnje PDBC. Elicitacija zahteva uporabo posebnih spojin, splošno znanih kot elicitorji, da se spodbudi obramba rastlin in sproži biosinteza in proizvodnja sekundarnega metabolita [110]. Ločimo lahko dve različni vrsti elicitorjev: abiotske in biotske elicitorje. Abiotski elicitatorji zbirajo vse nebiološke snovi, kot so anorganske spojine, na primer kovinski ioni ali soli (kalcijev klorid, srebrov nitrat, magnezijev sulfat, živosrebrov klorid, kobaltov klorid, cinkovi ioni itd.), za katere je znano, da spodbujajo proizvodnjo bioaktivne snovi s prilagoditvijo njihovega rastlinskega sekundarnega metabolizma [43]. Za razliko od abiotskih elicitorjev imajo biotski elicitorji biološki izvor. Uporabljajo se bodisi kot surovi izvlečki ali kot delno prečiščeni patogeni ali rastlinski proizvodi. Lahko so kompleksne sestave, kot so izvlečki gliv in kvasovk, ali posebne sestave, kot so glikoproteini, prečiščen hitozan, alginat, ksantan, polisaharidi itd. [111]. Več parametrov, med katerimi so vrsta elicitatorja, koncentracija, čas izpostavljenosti, vrsta kulture, sestava medija, celična linija, stadij in starost kulture, so glavni dejavniki, ki vplivajo na učinkovitost postopka elicitacije pri proizvodnji PDBC [112]. .

Elicitacija se pogosto uporablja za povečanje proizvodnje PDBC v kulturah in vitro. Več poročil je poudarilo učinkovitost te metode. Izzivanje suspenzijskih celic Pueraria cannoli z uporabo salicilne kisline je povečalo proizvodnjo in kopičenje izoflavonoidov, natančneje khwakhurina, daidzeina, puerarina in genistina, ki so molekule, ki kažejo odlične lastnosti proti staranju [57]. V Solanum xanthocarpum je elicitacija kalusne kulture z uporabo modre svetlobe povzročila največjo proizvodnjo metil-kofeata, eskuletina, kofeinske kisline in skopoletina. Te molekule so znane po svojem močnem antioksidativnem, protivnetnem, antidiabetičnem delovanju in delovanju proti staranju [113]. Nanos solnega stresa, ki ga povzroči NaCl, na gojeni kalus kardona (Cynara cardunculus L. var altilis) je povečal vsebnost skupnih fenolov in antioksidantov, kar je povzročilo povečanje proizvodnje pro-kolagena in akvaporina v dermalnih celicah, s čimer se je povečala proizvodnja bioaktivnih spojine, ki se lahko uporabljajo za kozmetične formulacije [114]. Elicitacija metiljasmonata, uporabljena za dlakave koreninske kulture Isatis indigotica, je pokazala izjemne rezultate pri proizvodnji lignanov. Omogočil je tudi odkritje AP2/ERFs TF, ki so bili vpleteni v proizvodnjo tega razreda bioaktivnih spojin, kot tudi uravnanih biosintetskih genov, kar poudarja pomen pridobivanja pri identifikaciji ključnih regulativnih mehanizmov, ki se lahko uporabljajo za presnovni inženiring in vitro kulture [115]. Drugi primeri učinkovitosti izvabljanja stimulacije proizvodnje PDBC so prikazani v tabeli 3.

5.2. Hranjenje s predhodnimi sestavinami in hranili

Hranjenje s prekurzorji je biotehnološka strategija, ki je odvisna od sposobnosti rastlin in rastlinskih celičnih kultur, da pretvorijo prekurzorje (dopolnjene z gojiščem) v želene produkte z uporabo že obstoječih encimov [135,136]. Ta tehnologija je bila široko uporabljena za sprožitev proizvodnje specifičnih spojin. Številna poročila so na primer pokazala učinkovitost hranjenja s prekurzorji pri stimulaciji sinteze PDBC. Kulture dlakavih korenin Linum album, hranjene z znanim prekurzorjem lignana, aldehidom iglavcev, so povzročile znatno povečanje proizvodnje pinorezinola, lariciresinola in podofilotoksina [137]. V kalusih in celičnih suspenzijah, pridobljenih iz listov Centella asiatica, je bilo kopičenje asiatikozida doseženo z dodatkom aminokislin v gojišča kulture, natančneje levcina [138]. Karppinen et al. (2007) so poročali o podobnih ugotovitvah za proizvodnjo hiperforina iz kultur poganjkov Hypericum perforatum. Avtorji so na primer ugotovili, da je dajanje izolevcina in valina kulturi streljanja odgovorno za proizvodnjo hiperforina. S sledenjem vstavitvi izolevcina in valina z uporabo označenih oblik teh aminokislin so avtorji odkrili, da sta bili ti dve aminokislini vključeni v acilno stransko verigo hiperforina in hiperforina [138].

Po istem principu kot hranjenje s predhodnikom je cilj hranjenja s hranili povečati donos PDBC s prilagajanjem fizikalnih in kemičnih dejavnikov gojišča. Ta strategija se je izkazala za učinkovito za povečanje biomase in proizvodnjo ginsenozida iz naključnih koreninskih kultur ginsenga. Kot je navedeno v [139], so se proizvodnja biomase in količine ginsenozida povečale, ko je bila kultura dopolnjena s sveže pripravljenim gojiščem. Podobne ugotovitve so poročali tudi za proizvodnjo kofeinskih stranskih produktov iz naključnih koreninskih kultur Echinacea purpurea [140] in proizvodnjo taksola iz celičnih suspenzij Taxus chinensis [141].

5.3. Metabolični inženiring

Presnovni inženiring je opredeljen kot proizvodnja specifičnih snovi ali molekul, kot so farmacevtski izdelki, kemikalije, goriva in zdravila, z motnjami presnovnih poti v celicah [142]. Ponuja popolnoma novo stališče za boljše razumevanje poti biosinteze PDBC s študijami prekomerne ekspresije. Lahko pomeni tudi zatiranje drugih poti (konkurenčnih poti), da se poveča presnovni tok specifičnih mediatorjev poti biosinteze, da se zagotovi povečana proizvodnja [143]. Glavni cilj te strategije je spodbuditi celično aktivnost z manipulacijo celičnih funkcij z uporabo tehnologije rekombinantne DNA. Doslej je bilo uporabljenih več strategij, kot je uvedba genov, izoliranih iz iste vrste ali različnih organizmov, promotorji, ki povečujejo ekspresijo ciljnih genov (na primer konstitutivna ekspresija ciljnih genov z uporabo promotorja 35S), ali moteča ekspresija ciljnega gena ali genov (protismiselna). , motnje RNA ali tehnologije CRISPR/Cas9) so bile uporabljene za dosego tega namena [144]. Najpogostejši primer genetske manipulacije je uporaba genske transformacije, posredovane z Agrobacterium tumefacient, ki lahko omogoči vnos želenega gena.

Genetske motnje intermediatov poti biosinteze se lahko izvajajo tudi z drugimi alternativnimi metodami transformacije, kot so transformacija protoplastov, biolistika (obstreljevanje z mikroprojektili), transformacija, posredovana z liposomi, ali poti s cvetnim prahom [143]. Presnovni inženiring ponuja številne prednosti za povečano proizvodnjo bioaktivnih spojin s prekomerno ekspresijo genov (odgovornih za proizvodnjo regulativnih encimov), ki so vključeni v njihove biosintetske poti [145]. Vendar pa je glede na kompleksnost regulacijskega procesa v rastlinskih celicah in prisotnost kritičnih in hitrostno omejujočih encimov, ki so odgovorni za povratno regulacijo številčnosti bioaktivnih spojin, proizvodnja PDBC s presnovnim inženiringom omejena. Zato so potrebne dodatne preiskave za identifikacijo korakov za omejevanje hitrosti in njihovo regulacijo [146,147].

5.4. Imobilizacija

Imobilizacija je ena od ključnih strategij, ki jih je mogoče uporabiti za izboljšanje proizvodnje PDBC v sistemih PCTC. Zanaša se na uporabo gelne matrice, ki omogoča ujetost celic. Hkrati so celice izpostavljene visokim koncentracijam ionov, ki nevtralizirajo neželeni vpliv na celični metabolizem. Ta strategija je pritegnila znanstvenike in raziskovalce po vsem svetu, saj omogoča povečanje viabilnosti celic in stabilnost proizvedenih bioaktivnih spojin, poleg povečanja proizvodnje zaželenih molekul [148]. Za ujetje celic ali imobilizacijo lahko kot matriko gela uporabimo več kemikalij, kot so agaroza, alginat, agar in poliakrilamid v kombinaciji z alginatom. Alginatni polimeri so najpogostejše snovi, ki se uporabljajo za imobilizacijo celic, saj kažejo najboljše rezultate glede izkoristkov proizvodnje PDBC. Na primer, ujetost celičnega agregata Eurycoma longifolia z 2,5 odstotka alginatnega polimera za tri tedne je povzročila znatno povečanje proizvodnje 4H-imidazol-4-one, can tank-6-one in striktozidinski sintaze v primerjavi na neimobilizirane celice [149]. Za proizvodnjo hitozanaze iz Gongronella sp. celic, največjo produkcijo smo dosegli z imobilizacijo celic z gelom kalcijevega alginata (E404) v kombinaciji s poliuretansko peno pri pH 5,5 [150]. Pri Juniperus chinensis, Premjet et al. (2007) so ugotovili, da se je proizvodnja podofilotoksina povečala za 96–98 odstotkov v ujetih celicah z uporabo alginatnega polimera [151]. Plumbago rosea imobilizirane celice z uporabo E404 so povzročile trikratno povečanje proizvodnje plumbagina, pomembne bioaktivne spojine, o kateri so poročali pri tej rastlinski vrsti, v primerjavi z neujetimi celicami [152,153]. Ugodne učinke imobilizacije celic lahko pojasnimo z dejstvom, da matrika iz gela (polimera) ustvari ustrezen difuzijski gradient nad imobiliziranimi celicami, kar izboljša biokemično komunikacijo. Polimerne matrice samodejno sprožijo nastanek celičnih agregatov, s čimer zmanjšajo odvisnost celic od gojišča, kar ima za posledico večji izkoristek PDBC [148]. Čeprav imobilizacija celic poveča proizvodnjo PDBC, so bioaktivne spojine pogosto ujete in pogosto shranjene v celičnih vakuolah. Tako sta proces imobilizacije in proizvodnje celic ekonomsko odvisna od sposobnosti celice, da izloča želene bioaktivne spojine v sosednji medij, kar se lahko zgodi naravno z uporabo naravnih (pasivni in aktivni transport) ali umetnih (strategija permeabilizacije) mehanizmov izločanja [135].

5.5. Permeabilizacija

Kot je navedeno zgoraj, so PDBC običajno ujeti v specializirane organe ali celične strukture, običajno v celične vakuole. Zato lahko sproščanje PDBC v gojišče skupaj z ustreznim postopkom čiščenja omogoči rekuperacijo želenih spojin. Strategija permeabilizacije temelji na uporabi kemičnih ali fizikalnih pristopov za povečanje prepustnosti celičnih membran rastlin. Kemično posredovano permeabilizacijo je mogoče zlahka izvesti z uporabo organskih topil, kot sta dimetilsulfoksid [DMSO] in izopropanol, ter polisaharidov, kot je hitozan [135]. Taksol, heksadekan, dibutil ftalat ali dekanol so bili uporabljeni za povečanje prepustnosti celične kulture Taxus chinensis [141]. Druge metode permeabilizacije, kot so električna polja in sonikacija, se lahko uporabijo za pridobivanje PDBC iz celičnih vakuol [135]. Upoštevajte, da je kopičenje PDBC mogoče spremeniti bodisi z regulacijo povratne zanke (inhibicijo) sinteze produkta bodisi z razgradnjo bioaktivnih spojin v mediju. Tej oviri se je mogoče izogniti z uporabo in situ odstranjevanja produkta, ki vključuje neposredno ločevanje tekočina-tekočina ali tekočina-trdno [154], kjer je slednje pokazalo boljše rezultate kot sistem kulture tekočina-tekočina. Za sisteme trdno-tekoče se običajno uporabljajo smole XAD4, XAD7 in aktivno oglje. Prej je bilo na primer dokazano, da je uporaba XAD7 izboljšala proizvodnjo ajmalicina in serpentina pri C. roseus, plumbagina pri Pityriasis rosea, alkaloida pri Eschscholzia californica in taksujunanina C pri Taxus chinensis [155–158]. XAD4 je bil uspešno uporabljen za proizvodnjo antrakinonov iz Morinda elliptica [159].

6. Proizvodnja antioksidativnih substanc za kozmetične pripravke z uporabo biotehnologije

Tehnike PCTC v kombinaciji z različnimi biotehnološkimi pristopi, katerih cilj je proizvodnja velikih količin PDBC, so pripeljale do razvoja več kozmetičnih izdelkov z delovanjem proti staranju in dermo-zaščito. Nekatere med njimi so patentirane, več kozmetičnih izdelkov pa so razvila vodilna podjetja v kozmetični industriji. Spodaj je nekaj primerov patentov, ki so bili registrirani v zadnjem desetletju. Izbrani so bili naključno, da bi prikazali konkretne aplikacije biotehnologije, predvsem tehnike gojenja rastlinskih tkiv, pri formulaciji galenskih in kozmetičnih izdelkov:

• Patent, ki so ga v ZDA registrirali Blum et al. leta 2012 v zvezi z razvojem dediferenciranih rastlinskih celic iz plodov Malus domestica cv Uttwiler Spaetlauber in njihovo uporabo v formulaciji kozmetičnih pripravkov za zagotavljanje zaščite matičnih celic pred notranjimi in zunanjimi stresnimi dejavniki, spodbujanje proliferacije matičnih celic in preventivo celične apoptoze (Patent US 8,580,320 B2). Iz teh celičnih suspenzij so razvili različne kozmetične pripravke, med katerimi so kreme za izginjanje, tekoči balzami, intenzivne maske za lase in kreme za oči. Učinkovitost razvitih kozmetičnih pripravkov smo testirali na izvornih celicah popkovine, lasnih mešičkov in fibroblastov.

• Rastlinske celice Syringa vulgaris je italijanska ekipa uspešno ustvarila iz in vitro kulture rastlinskih tkiv v aseptičnih pogojih v rastnih posodah, dopolnjenih s specifičnimi regulatorji rasti rastlin (Dal Monte et al., 2006; številka patenta: US 7,718,199 B2). Vodno ekstrakcijo smo izvedli na suspenzijah celic, pridobljenih iz kalusa. HPLC profiliranje je razkrilo prisotnost pomembnih količin verbaskozida in verbaskozida. Izvlečki, pridobljeni iz celične suspenzije, so pokazali močno antioksidativno in lovilno aktivnost proti prostim radikalom. Poleg tega so razviti izvlečki pokazali odlične lastnosti proti izpadanju las zaradi svoje sposobnosti zaviranja 5-alfa reduktaze in lipoksigenaze. Ustvarjeni izvlečki so pokazali tudi močno aktivnost proti tirozinazi in opazne lastnosti beljenja kože.

• Nediferencirane celice rastlin perunike (Iris pallida, Iris germanica in Iris florentina) sta leta 2001 ustvarila Breton in Gueniche. Iz generiranih celic so razvili galenske pripravke. Po trditvah izumiteljev so razviti pripravki vključevali sredstva za zaščito pred soncem z aktivnimi sestavinami, ki so zagotavljale zaščito proteinov zunajceličnega matriksa, na primer pred UV sevanjem, z encimsko inhibicijo proteinov MMP (Breton in Gueniche leta 2001, številka patenta: EP 1 174 120 B1).

• Nediferencirane celice Leontopodium alpinum, pridobljene z in vitro celičnimi kulturami, so francoski izumitelji (Gracioso et al.) uporabili za formulacijo kozmetičnih pripravkov. Odkritje so izumitelji leta 2016 objavili kot patent (deponiranje patenta leta 2015, številka patenta: WO 2016/113659 A1). Razviti izdelek je bil predlagan kot kozmetični tretma za obnovo homeostaze postaranih celic ter povečanje celičnega metabolizma in energetske aktivnosti.

• Nediferencirane celice Marrubium vulgare so kot surovino za razvoj kozmetičnih pripravkov uporabili Ringenbach et al. za znano kozmetično podjetje. Patent je bil registriran leta 2016. Za ta patent je bila pripravljena kozmetična sestava iz rastlinskih celic, pridobljenih s postopkom celične kulture in vitro. Izumitelji so ta kozmetični pripravek predlagali za lokalno zdravljenje za izboljšanje splošnega stanja, videza in prirastkov kože, natančneje za zoženje por in kožnih nepravilnosti. Iz odkrite učinkovine so razvili različne galenske formulacije, med katerimi so kreme, serumi, tkivne maske in čistilni losjoni (Številka patenta: WO 2017/163174 A1).

• Kozmetično formulacijo je razvila italijanska ekipa (Tito et al.) leta 2016. Izum, ki ga pokriva ta patent, se osredotoča na uporabo somatskih zarodkov treh rastlinskih vrst: Lotus japonicus, Citrus limon in Rosa gardenia. Ustvarjeni izvlečki so pokazali odlično delovanje proti nepravilnostim zaradi staranja kože in vsebujejo lastnosti pomlajevanja kožnega tkiva (številka patenta: WO 2016/173867 A1).

• Kozmetični izdelek, ki lahko zaščiti kožo pred izsušitvijo in/ali prepreči poškodbe zaradi UV-sevanja, so razvili Berry et al. iz ekstrakcije dediferencirane kulture izvornih celic Camellia sinensis var assamica. Razviti izdelek je bil patentiran leta 2017. Učinkovitost izuma je bila testirana na dermalnih fibroblastih odraslih ljudi. Po mnenju izumiteljev so pridobljeni izvlečki čaja pokazali protivnetne lastnosti, preprečili sušenje kožnih celic in zaščitili kožne celice pred UV sevanjem (številka patenta: WO 2017/178238 A1).

7. Sklepi

Staranje kože je ena najpogostejših dermatoloških težav, ki prizadene človeško kožo in njen videz, kar povzroči neuspešno celjenje ran, nastanek gub ter izgubo tonusa in elastičnosti kože. V preteklih letih je bilo razvitih več izdelkov na osnovi kemikalij, ki preprečujejo proces staranja kože in zmanjšujejo njegov vpliv. Z uporabo kemičnih izdelkov pa se je pojavilo več težav, ki so večinoma povezane z občutljivostjo celic, alergijami in stranskimi učinki nekaterih kemičnih izdelkov in snovi. Kot alternativa so bili predlagani naravni izdelki in izdelki rastlinskega izvora na podlagi njihovih izjemnih lastnosti. Vendar pa je razvoj bioaktivnih sestavin rastlinskega izvora zelo odvisen od rastlinskega materiala, na katerega lahko vplivajo tako notranji kot zunanji dejavniki. Tehnike kulture rastlinskega tkiva lahko zagotovijo ogromne količine homogenega rastlinskega materiala neodvisno od teh dejavnikov, da se zagotovi zadostna proizvodnja bioaktivnih spojin. Poleg tega je mogoče PDBC proizvesti z biotehnološkimi strategijami, kot so izzivanje, presnovni inženiring, hranjenje s hranili in prekurzorji, imobilizacija in permeabilizacija. To delo je predstavilo celovit pregled biotehnoloških tehnik, ki se uporabljajo za proizvodnjo bioaktivnih spojin, s poudarkom na antioksidantih, ki kažejo lastnosti proti staranju. Obravnavanih je tudi nekaj primerov tehnik gojenja rastlinskih tkiv, ki se uporabljajo v proizvodnji kozmetičnih izdelkov, da bi poudarili pomen biotehnoloških orodij za trajnostno proizvodnjo PDBC.

【Za več informacij:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】