4.2. In vitro paljundamine

In vitro paljundamine ehk mikropaljundamine on vegetatiivse paljundusviisi variant, mis saavutatakse taimse päritoluga eksplantaatide abil, mida kasvatatakse aseptilistes in vitro tingimustes [87]. See pakub võimalust toota suurel hulgal taimi, mida saab uurida väärtuslike metaboliitide ekstraheerimiseks, vähendades samal ajal looduslike ja ohustatud liikide ülekasutamist [88]. Diferentseeritud taimede (mikropaljundatud taimede) kasutamine on kohustuslik, kui bioaktiivset molekuli toodetakse ainult spetsiaalsetes taimeorganites või kudedes (nt eeterlikud õlid). Veel üks in vitro paljundatud taimede kasutamise eelis on seotud nende stabiilsuse ja sekundaarsete metaboliitide suurema saagisega. In vitro kultiveerimissüsteemide kasutamine võimaldab tootmist sõltumata hooajalistest piirangutest ning sihtmärgiks oleva bioaktiivse molekuli kiiret ja tõhusat eraldamist ning tootmise usaldusväärsust ja prognoositavust [25].

Tistanche glükosiid võib samuti suurendada SOD aktiivsust südame- ja maksakudedes ning oluliselt vähendada lipofustsiini ja MDA sisaldust igas koes, eemaldades tõhusalt erinevaid reaktiivseid hapnikuradikaale (OH-, H2O₂ jne) ja kaitstes tekitatud DNA kahjustuste eest. OH-radikaalide poolt. Tsistanche fenüületanoidglükosiididel on tugev vabade radikaalide eemaldamisvõime, suurem redutseerimisvõime kui C-vitamiinil, nad parandavad SOD aktiivsust sperma suspensioonis, vähendavad MDA sisaldust ja omavad teatud kaitset sperma membraani funktsioonile. Tsistanche polüsahhariidid võivad suurendada SOD ja GSH-Px aktiivsust D-galaktoosi poolt põhjustatud eksperimentaalselt vananevate hiirte erütrotsüütides ja kopsukudedes, samuti vähendada MDA ja kollageeni sisaldust kopsudes ja plasmas ning suurendada elastiini sisaldust. hea puhastav toime DPPH-le, pikendab hüpoksia aega vananevatel hiirtel, parandab SOD aktiivsust seerumis ja aeglustab eksperimentaalselt vananevatel hiirtel kopsude füsioloogilist degeneratsiooni Raku morfoloogilise degeneratsiooniga on katsed näidanud, et Cistanche'il on hea antioksüdantne võime ja sellel on potentsiaal olla ravim naha vananemishaiguste ennetamiseks ja raviks. Samal ajal on Cistanche ehhinakosiidil märkimisväärne võime eemaldada DPPH vabu radikaale ja eemaldada reaktiivseid hapniku liike, takistada vabade radikaalide poolt indutseeritud kollageeni lagunemist ning samuti on sellel hea parandav toime tümiini vabade radikaalide anioonide kahjustustele.

Klõpsake valikul Cistanche Chemist ladu

【Lisateabe saamiseks:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】

Mõned uuringud on toonud esile in vitro paljundamise efektiivsuse bioaktiivsete ühendite tootmisel. Goyal et al. (2013) leidsid, et mikropaljundamise teel saadud madalapõõsaste mustikakloonide flavonoidide ja fenoolide sisaldus oli suurem kui tavapärasel paljundusmeetodil välja töötatud kloonidel [89]. Sarnastest leidudest teatasid Ziziphora senior L. Dakah et al. (2014) [90]. Autorid leidsid, et Ziziphora senior L. in vitro paljundatud taimeekstraktidel oli suurem radikaalide eemaldamise võime kui looduslikel taimedel. Nad selgitasid seda märgatavat erinevust ka stressitingimustega, mis tekivad in vitro kultiveerimisel või taimede kasvuregulaatorite olemasolul, millel võib olla polüfenoolide tootmist stimuleeriv toime [90]. Huperzia serrata, Hiina kultuuris oluline traditsiooniline ravimtaim, toodab teadaolevalt väärtuslikku ühendit Huperzine A (HupA). Mikropaljundatud taimedest saadud Huperzia serrata ekstraktidel oli suurenenud antioksüdantne aktiivsus. HupA produktsioon jääb aga mikropaljundatud taimedes madalamaks kui metsikutel. Hüperitsiini sisaldus suurenes seejärel Hypericum hookerianum'i mikropaljundatud taimeekstraktides võrreldes looduslikest taimedest saadud ekstraktiga [91]. Salvia officinalis'e in vitro kultuuris tuvastati abietaani diterpeeni ainult võrsete kultuurides, kuid mitte rakususpensioonis, kalluses ega karvastes juurtes [92]. Vaatamata ülaltoodule võib mikropaljundatud taimede fenoolne koostis ja antioksüdantne aktiivsus mõnel juhul olla madalam kui looduslikel taimedel, näiteks Cichorium pumilum Jacq [93], Caralluma tuberculata [94] ja Alocasia longiloba Miq [95]. .

4.3. Kalogenees ja rakususpensioonid

Taimed näitavad rakkude diferentseerumiseks märkimisväärset arenguplastsust, kuna see on taimerakkude peamine omadus. Selle silmapaistva omaduse tõttu võivad taimed keskkonnapiirangute, kõige tõenäolisema patogeeni sissetungi või füüsiliste kahjustuste korral moodustada organiseerimata rakumassi, mida nimetatakse kalluseks [96]. Kalluse kultuuri loomine tugineb enamasti rakkude dediferentseerumisele. Seda võib defineerida kui protsessi, mille käigus küpsed või spetsialiseerunud rakud kaotavad oma diferentseeritud iseloomu ja muutuvad juveniilseks (diferentseerunud) [97].

Vedelasse söötmesse ülekandmisel võivad kallusekultuuri tükid laguneda väikesteks tükkideks, agregaatideks või isegi üksikuteks rakkudeks, mille tulemusel saadakse rakususpensioonkultuurid. Kallus on tavaliselt heterogeenne. Rakususpensioonid on potentsiaalne kõrge väärtusega taimse päritoluga bioaktiivsete ühendite allikas [97,98]. Rakususpensioonid hõlmavad homogeenset rakupopulatsiooni, mis toodab ühtlaseid ja kiireid toitainete ja taimede kasvuregulaatoreid. Samuti sobivad need hõlpsalt mitmete biotehnoloogiliste strateegiatega, nagu esilekutsumine, lähteainete söötmine ja biokonversioon või biotransformatsioon, samuti masstootmine bioreaktorites (mahu suurendamine) [7]. Kalogeneesi ja rakususpensiooni tehnoloogiate abil on toodetud mitmeid olulisi taimse päritoluga bioaktiivseid ühendeid, millest suurem osa saadi rakususpensioonide abil [98]. Peamised rakususpensioonide abil toodetud PDBC-d on Echinan 4 P, Acetos 10 P, Teoside 10 ja Teupol 50 P [99 100].

Paljud uuringud on teatanud rakususpensioonide efektiivsusest soovitud bioaktiivsete ühendite tootmisel. Näiteks saadi ginsenosiidi tootmine Panax quinquefolium rakususpensioonide kaudu, mis töötati välja MS söötmes 1 mg/l 2.4-Diklorofenoksüäädikhappe ja 0,25 mg/l kinetiini [1] juuresolekul. 01]. Shikoniini tootmist hinnati Onosma bublotrichum rakususpensioonidest MS söötmes, millele oli lisatud 0,2 mg/l IAA ja 2,10 mg/l kinetiini kalluse puhul ning SH söötmes rakususpensioonide jaoks [102]. Glycyrrhiza uralensis'e rakususpensioonid suutsid toota märkimisväärses koguses flavonoide Murashige'i ja Skoogi söötmes, millele oli lisatud 2,4-D, NAA ja BA kombinatsiooni ning kutsuti esile metüüljasmonaadiga [103]. 20- hüdroksüekdüsoon saadi nii Achtranthes bidentate kui ka Vitex glabrata rakususpensioonidest, mida kasvatati nii NAA kui ka 0,2 mg/l BA juuresolekul Achtranthes bidentate puhul ning 2,4-D ja BA juuresolekul Vitexi puhul glabrata [104].

Mitmed varasemad uuringud on rõhutanud kalluse ja rakukultuuride suurt potentsiaali nahahaiguste ravis. Dilochos bifloruse tüvirakukultuurist saadud veeslahustuvat ekstrakti iseloomustasid Belmonte et al. (2014) suure hulga isoflavoonide, peamiselt daidzeiini, genistiini ja nende glükosiidderivaatide tõttu. Autorid leidsid, et loodud ekstraktil oli märgatav UV-indutseeritud erüteemi pärssiv toime, mis tõi esile nende taimse päritoluga ühendite kaitsva toime UV-kiirguse, eriti päikesepõletuse ja päikese erüteemi eest [105]. Hiljem Imparato et al. (2016) kasutasid naha tehismudeleid, et demonstreerida Dilochos bifloruse rakukultuuri ekstraktide UV-kaitsevõimet ECM-i komponentidel [106]. See silmapaistev nahakaitseline toime oli seotud ekstrakti võimega eemaldada vabu radikaale, pärssida kollagenaasi tootmist pärisnahas ja säilitada kollageeni struktuuri kuni 72 tundi pärast kokkupuudet UVA-kiirgusega [106]. Rakususpensioonikultuuride abil saadud liblikapõõsa (Buddleja davidii) ekstraktid andsid suures koguses verbaskosiidi, fenüülpropanoidglükosiidi ühendit, mis on tuntud oma mitmekülgsete kaitseomaduste poolest (antioksüdant, kelaat, põletikuvastane). Loodud ekstraktide dermatoloogiliste omaduste uurimine näitas selle ekstrakti tugevat nahka parandavat võimet ja nahapõletikku ennetavat toimet, mis on tingitud kollagenaasi aktiivsuse tugevast pärssimisest ja põletikueelsete tegurite pärssimisest [107]. Bengali kohvi (Coffea bengalensis) taimerakukultuuri ekstraktid on kofeiinivabad ja neil on suur potentsiaal nahahoolduses kasutamiseks. Näiteks näidati, et Coffea bengalensis rakukultuuridest saadud vees lahustuv ekstrakt kutsus esile kollageeni I ja II sünteesi fibroblastides, soodustas lipaasi aktiivsust ja stimuleeris hüdratsiooniga seotud geenide ekspressiooni keratinotsüütides [108].

5. Peamised biotehnoloogilised lähenemisviisid taimse päritoluga bioaktiivsete ühendite tootmise suurendamiseks

Taimeraku- ja koekultuur (PCTC) on paljulubav biotehnoloogiline tööriist suure hulga fütokemikaalide tootmiseks farmatseutilistel eesmärkidel. Siiski on turul saadaval vaid mõned edukad juhtumid, kuna fütokeemiline tootlikkus on minimaalne, mis ei ole piisav kultiveerimiskulude katmiseks [76]. Seega on uuringud viimasel kümnendil olnud suunatud kõrge väärtusega fütokemikaalide tootmise tõhustamisele, suurendamata tootmiskulusid, et suurendada in vitro kultiveerimistehnikate kasutamist "keemiavabrikutena" [109]. PDBC-de tootmise suurendamiseks on laialdaselt kasutatud mitmeid strateegiaid, sealhulgas esilekutsumine, metaboolne insener, immobiliseerimine, permeabiliseerimine ja kahefaasilised süsteemid (joonis 2) [77].

5.1. Valgustamine

Valustamine on üks tõhusamaid protseduure, mida tänapäeval kasutatakse PDBC-de biotehnoloogilise tootmise parandamiseks. Valgustamine nõuab spetsiifiliste ühendite, üldtuntud kui esilekutsujate, kasutamist, et ergutada taimekaitset ning käivitada sekundaarse metaboliitide biosünteesi ja tootmist [110]. Eristada saab kahte erinevat tüüpi elitsioreid: abiootilised ja biootilised elitsitorid. Abiootilised esilekutsujad koguvad kokku kõik mittebioloogilised ained, nagu anorgaanilised ühendid, näiteks metalliioonid või soolad (kaltsiumkloriid, hõbenitraat, magneesiumsulfaat, elavhõbekloriid, koobaltkloriid, tsingiioonid jne), mis teadaolevalt stimuleerivad bioaktiivsed ained taimede sekundaarse metabolismi korrigeerimise kaudu [43]. Erinevalt abiootilistest elitsitoritest on biootilistel elitsitoritel bioloogiline päritolu. Neid kasutatakse kas toorekstraktidena või osaliselt puhastatud patogeeni või taimse päritoluga toodetena. Need võivad olla kas keeruka koostisega, nagu seene- ja pärmiekstraktid, või spetsiifilised koostised, nagu glükoproteiinid, puhastatud kitosaan, alginaat, ksantaan, polüsahhariidid jne [111]. Mitmed parameetrid, sealhulgas esilekutsuja tüüp, kontsentratsioon, kokkupuuteaeg, kultuuri tüüp, söötme koostis, rakuliin, staadium ja kultuuri vanus, on peamised tegurid, mis mõjutavad esilekutsumisprotseduuri tõhusust PDBC tootmisel [112]. .

In vitro kultuuride PDBC tootmise suurendamiseks on laialdaselt kasutatud esilekutsumist. Mitmed aruanded on selle meetodi tõhusust rõhutanud. Pueraria cannoli suspensioonirakkude esilekutsumine salitsüülhappega suurendas isoflavonoidide tootmist ja akumulatsiooni, täpsemalt khwakhuriini, daidzeiini, puerariini ja genistiini, mis on molekulid, millel on suurepärased vananemisvastased omadused [57]. Solanum xanthocarpum'is põhjustas kallusekultuuri esilekutsumine sinise valguse abil metüülkofeaadi, eskuletiini, kofeiinhappe ja skopoletiini maksimaalse tootmise. Need molekulid on tuntud oma suurepärase antioksüdantse, põletikuvastase, diabeedi- ja vananemisvastase toime poolest [113]. NaCl-indutseeritud soolastressi kasutamine kultiveeritud kardooni (Cynara cardunculus L. var altilis) kallusele suurendas fenooli ja antioksüdantide kogusisaldust, mille tulemusel suurenes pro-kollageeni ja akvaporiini tootmine naharakkudes, suurendades seeläbi bioaktiivsete ainete tootmist. ühendid, mida saab kasutada kosmeetilistes preparaatides [114]. Isatis indigotica karvastele juurekultuuridele rakendatud metüüljasmonaadi esilekutsumine näitas lignaanide tootmisel silmapaistvaid tulemusi. Samuti võimaldas see avastada AP2/ERF-ide TF-e, mis on seotud selle klassi bioaktiivsete ühendite tootmisega, samuti ülesreguleeritud biosünteetilisi geene, mis rõhutab, kui oluline on esile kutsuda peamised regulatiivsed mehhanismid, mida saab kasutada metaboolse tehnoloogia in vitro kultuurid [115]. Teised näited PDBC tootmise stimuleerimise tõhususe kohta on toodud tabelis 3.

5.2. Eelkäija ja toitainetega toitmine

Eelkäijaga toitmine on biotehnoloogiline strateegia, mis sõltub taimede ja taimerakukultuuride võimest muuta prekursoreid (mida täiendab söötmekultuur) soovitud toodeteks, kasutades juba olemasolevaid ensüüme [135,136]. Seda tehnoloogiat on laialdaselt kasutatud konkreetsete ühendite tootmise käivitamiseks. Näiteks on arvukad aruanded näidanud prekursorite söötmise tõhusust PDBC sünteesi stimuleerimisel. Linum albumi karvajuurekultuurid, mida toideti tuntud lignaani prekursori, okaspuu aldehüüdiga, suurendasid pinoresinooli, laritsiresinooli ja podofüllotoksiinide tootmist märkimisväärselt [137]. Centella asiatica lehtedest saadud kalluse ja rakususpensioonides saavutati asiatikosiidide akumuleerumine kultuurisöötmele aminohapete, täpsemalt leutsiini lisamisega [138]. Karppinen et al. (2007) teatasid sarnastest leidudest hüperforiini tootmise kohta Hypericum perforatum võrsete kultuuridest. Näiteks leidsid autorid, et isoleutsiini ja valiini manustamine tulistamiskultuuri põhjustas hüperforiini tootmise. Jälgides isoleutsiini ja valiini sisestamist, kasutades nende aminohapete märgistatud vorme, avastasid autorid, et need kaks aminohapet on lülitatud nii hüperforiini kui ka hüperforiini atsüüli kõrvalahelasse [138].

Järgides sama põhimõtet nagu eelkäija söötmine, on toitainetega toitmise eesmärk suurendada PDBC-de saagist, kohandades söötme füüsikalisi ja keemilisi tegureid. See strateegia osutus tõhusaks biomassi suurendamisel ja ginsenosiidi tootmisel ženšenni juhuslikest juurekultuuridest. Nagu on kirjeldatud artiklis [139], suurenes biomassi tootmine ja ginsenosiidi kogused, kui kultuuri täiendati värskelt valmistatud söötmega. Sarnastest leidudest teatati ka kohvi kõrvalsaaduste tootmisel Echinacea purpurea juhuslikest juurekultuuridest [140] ja taksooli tootmisest Taxus chinensise rakususpensioonidest [141].

5.3. Ainevahetustehnoloogia

Ainevahetustehnoloogiat määratletakse kui spetsiifiliste ainete või molekulide, nagu ravimid, kemikaalid, kütused ja ravimid, tootmist rakkude metaboolsete radade katkestamise teel [142]. See annab täiesti uue vaatenurga PDBC biosünteesiteede paremaks mõistmiseks üleekspressiooniuuringute kaudu. See võib tähendada ka teiste radade (konkureerivate radade) allasurumist, et suurendada spetsiifiliste biosünteesitee vahendajate metaboolset voolu, et tagada suurenenud tootmine [143]. Selle strateegia põhieesmärk on ärgitada raku aktiivsust raku funktsioonide manipuleerimise kaudu rekombinantse DNA tehnoloogia abil. Siiani on kasutatud mitmeid strateegiaid, nagu samast liigist või erinevatest organismidest eraldatud geenide sisestamine, sihtgeeni ekspressiooni suurendavad promootorid (sihtgeenide konstitutiivne ekspressioon, kasutades näiteks 35S promootorit) või sihtgeeni või -geenide häiriv ekspressioon (antisenss). , RNA interferentsi või CRISPR/Cas9 tehnoloogiaid) on selle eesmärgi saavutamiseks kasutatud [144]. Kõige tavalisem näide geneetilisest manipuleerimisest on Agrobacterium tumefacient-vahendatud geneetilise transformatsiooni kasutamine, mis võib võimaldada soovitud geeni sisestamist.

Biosünteesiraja vaheühendite geneetilist katkestamist saab läbi viia ka muude alternatiivsete transformatsioonimeetodite abil, nagu protoplastide transformatsioon, biolistika (mikromürkidega pommitamine), liposoomide vahendatud transformatsioon või õietolmutoru teed [143]. Ainevahetustehnoloogia pakub palju eeliseid bioaktiivsete ühendite tootmise suurendamiseks nende biosünteesiradades osalevate geenide (vastutavad regulatoorsete ensüümide tootmise eest) üleekspresseerimise kaudu [145]. Arvestades taimerakkude regulatiivse protsessi keerukust ning kriitiliste ja kiirust piiravate ensüümide olemasolu, mis vastutavad bioaktiivsete ühendite arvukuse tagasiside reguleerimise eest, on PDBC-de tootmine metaboolse inseneri abil piiratud. Seega on kiirust piiravate sammude ja nende reguleerimise kindlakstegemiseks vaja täiendavaid uuringuid [146, 147].

5.4. Immobiliseerimine

Immobiliseerimine on üks peamisi strateegiaid, mida saab rakendada PDBC-de tootmise suurendamiseks PCTC süsteemides. See tugineb geelmaatriksi kasutamisele, mis võimaldab rakkude kinnijäämist. Samal ajal puutuvad rakud kokku suurte ioonide kontsentratsioonidega, et neutraliseerida ebasoovitav mõju rakkude metabolismile. See strateegia on meelitanud teadlasi ja teadlasi kogu maailmas, kuna see võimaldab suurendada rakkude elujõulisust ja toodetavate bioaktiivsete ühendite stabiilsust, lisaks soovitavate molekulide tootmist [148]. Rakkude kinnijäämiseks või immobiliseerimiseks võib geelmaatriksina kasutada mitmeid kemikaale, nagu agaroos, alginaat, agar ja polüakrüülamiid kombineerituna alginaadiga. Alginaatpolümeerid on kõige levinumad rakkude immobiliseerimiseks kasutatavad ained, kuna need näitavad PDBC tootmissaagiste osas parimaid tulemusi. Näiteks Eurycoma longifolia rakuagregaatide kinnijäämine 2,5 protsendi alginaatpolümeeriga kolme nädala jooksul suurendas oluliselt 4H-imidasool-4-one, can thin-6-one tootmist ja võrreldes striktosidiini süntaasi tootmist. immobiliseerimata rakkudele [149]. Kitosanaasi tootmiseks Gongronella sp. rakkude puhul saavutati suurim produktsioon rakkude immobiliseerimisel kaltsiumalginaadi (E404) geeliga koos polüuretaanvahuga pH väärtusel 5,5 [150]. Juniperus chinensis'es on Premjet et al. (2007) leidsid, et alginaatpolümeeri kasutades suurenes podofüllotoksiini tootmine kinnises rakkudes 96–98 protsenti [151]. Plumbago rosea immobiliseeritud rakud, kasutades E404, suurendasid plumbagiini, selle taimeliigi puhul kirjeldatud olulise bioaktiivse ühendi tootmist kolm korda, võrreldes kinnijäämata rakkudega [152, 153]. Rakkude immobiliseerimise kasulikke mõjusid saab seletada asjaoluga, et geel- (polümeer) maatriks tekitab immobiliseeritud rakkude kohal sobiva difusioonigradiendi, mis parandab biokeemilist sidet. Polümeermaatriksid käivitavad automaatselt rakuagregaatide moodustumise, vähendades seeläbi rakkude sõltuvust söötmest, mille tulemuseks on suurem PDBC-de saagis [148]. Kuigi rakkude immobiliseerimine suurendab PDBC tootmist, jäävad bioaktiivsed ühendid sageli kinni ja neid hoitakse sageli raku vakuoolides. Seega on rakkude immobiliseerimine ja tootmisprotsess majanduslikult sõltuvad raku võimest sekreteerida soovitud bioaktiivseid ühendeid külgnevasse söötmesse, mis võib toimuda looduslikult, kasutades looduslikke (passiivne ja aktiivne transport) või kunstlikke (permeabiliseerimisstrateegia) sekretsioonimehhanisme [135].

5.5. Läbilaskvus

Nagu eespool mainitud, on PDBC-d tavaliselt kinni spetsiaalsetes elundites või rakustruktuurides, tavaliselt raku vakuoolides. Seega võib PDBC vabanemine söötmesse koos sobiva puhastusprotseduuriga võimaldada soovitud ühendite taastumist. Permeabiliseerimisstrateegia põhineb keemiliste või füüsikaliste lähenemisviiside kasutamisel taimerakumembraanide läbilaskvuse suurendamiseks. Keemiliselt vahendatud permeabiliseerimist saab hõlpsasti teostada, kasutades orgaanilisi lahusteid, nagu dimetüülsulfoksiid [DMSO] ja isopropanool, ning polüsahhariide, nagu kitosaan [135]. Taksooli, heksadekaani, dibutüülftalaati või dekanooli kasutati Taxus chinensise rakukultuuri läbilaskvuse suurendamiseks [141]. PDBC-de taastamiseks rakuvakuoolidest saab kasutada muid permeabiliseerimismeetodeid, nagu elektriväljad ja ultrahelitöötlus [135]. Pange tähele, et PDBC-de kuhjumist saab muuta kas toote sünteesi tagasiside reguleerimine (inhibeerimine) või bioaktiivsete ühendite lagunemine söötmes. Seda takistust saab vältida, kasutades in situ toote eemaldamist, mis hõlmab otsest vedelik-vedelik või vedelik-tahke eraldamist [154], kus viimane näitas paremaid tulemusi kui vedelik-vedelik kultuurisüsteem. Tahke-vedeliku süsteemide puhul kasutatakse tavaliselt XAD4, XAD7 vaiku ja aktiivsütt. Näiteks on varem näidatud, et XAD7 kasutamine parandas ajmalitsiini ja serpentiini tootmist C. roseus'es, plumbagiini tootmist Pityriasis roseas, alkaloidi Eschscholzia californicas ja taksuyunnaniini C tootmist Taxus chinensis'es [155–158]. XAD4 rakendati edukalt Morinda elliptica antrakinoonide tootmiseks [159].

6. Antioksüdantsete ainete tootmine kosmeetiliste preparaatide jaoks biotehnoloogia abil

PCTC tehnikad koos erinevate biotehnoloogiliste lähenemisviisidega, mille eesmärk on toota suures koguses PDBC-sid, on viinud mitmete kosmeetikatoodete väljatöötamiseni, millel on vananemisvastane ja dermo-kaitsev toime. Mõned neist on patenteeritud ja mitmed kosmeetikatooted on välja töötatud kosmeetikatööstuse juhtivate ettevõtete poolt. Allpool on mõned näited viimase kümnendi jooksul registreeritud patentidest. Need valiti juhuslikult, et näidata biotehnoloogia konkreetseid rakendusi, peamiselt taimekoekultuuri tehnikaid galeeniliste ja kosmeetikatoodete valmistamisel:

• Ameerika Ühendriikides registreeritud patent Blumi jt poolt. 2012. aastal, mis on seotud Malus domestica cv Uttwiler Spaetlauber viljade dediferentseerunud taimerakkude väljatöötamisega ja nende kasutamisega kosmeetiliste preparaatide valmistamisel, et tagada tüvirakkude kaitse nii sisemiste kui ka väliste stressitegurite eest, tüvirakkude proliferatsiooni soodustamine ja ennetamine raku apoptoosi (patent US 8 580 320 B2). Nendest rakususpensioonidest on välja töötatud erinevad kosmeetilised preparaadid, mille hulgas on kaduvad kreemid, vedelad palsamid, intensiivsed juuksemaskid ja silmaümbruskreemid. Väljatöötatud kosmeetiliste preparaatide efektiivsust on testitud nabanööridest, karvanääpsudest ja fibroblastidest pärinevatel tüvirakkudel.

• Syringa vulgarise taimerakud genereeriti edukalt taimekudede in vitro kultuurist aseptilistes tingimustes kasvukonteinerites, millele oli lisatud spetsiaalseid taimekasvuregulaatoreid Itaalia töörühm (Dal Monte et al., 2006; patendinumber: US 7 718 199 B2). Kallusest saadud rakususpensioonidega viidi läbi vesiekstraheerimine. HPLC-profiilide koostamine näitas märkimisväärses koguses verbaskosiidi ja verbaskosiidi. Rakususpensioonist saadud ekstraktidel oli tugev antioksüdantne ja vabade radikaalide vastane toime. Lisaks ilmnesid väljatöötatud ekstraktidel suurepärased juuste väljalangemisevastased omadused tänu nende võimele inhibeerida 5-alfa-reduktaasi ja lipoksügenaasi. Loodud ekstraktidel oli ka tugev türosinaasivastane toime ja märkimisväärsed nahka valgendavad omadused.

• Iirise taimede (Iris pallida, Iris germanica ja Iris florentina) diferentseerumata rakud genereerisid Breton ja Gueniche 2001. aastal. Tekkinud rakkudest töötati välja galeenipreparaadid. Leiutajate väiteid järgides sisaldasid väljatöötatud preparaadid päikesekaitsetooteid, mille toimeained tagasid rakuvälise maatriksi valkude kaitse, näiteks UV-kiirguse eest MMP valkude ensümaatilise inhibeerimise kaudu (Breton ja Gueniche, 2001, patendi number: EP 1 174 120 B1).

• Prantsuse leiutajad (Gracioso et al.) kasutasid kosmeetiliste preparaatide valmistamiseks in vitro rakukultuuride abil saadud Leontopodium alpinum diferentseerumata rakke. Avastus avaldati leiutajate poolt patendina 2016. aastal (Patent deposition in 2015, Patent number: WO 2016/113659 A1). Väljatöötatud toode pakuti välja kosmeetiliseks hoolduseks naha vananenud rakkude homöostaasi taastamiseks ning rakkude ainevahetuse ja energeetilise aktiivsuse suurendamiseks.

• Marrubium vulgare diferentseerumata rakke kasutasid kosmeetiliste preparaatide väljatöötamise toorainena Ringenbach jt. tuntud kosmeetikafirma jaoks. Patent registreeriti 2016. Selle patendi jaoks valmistati in vitro rakukultuuri protsessi abil saadud taimerakkudest kosmeetiline kompositsioon. Leiutajad pakkusid välja selle kosmeetilise preparaadi paikseks raviks, et parandada naha üldist seisundit, välimust ja lisandeid, täpsemalt pooride ahendamiseks ja naha ebatäiuslikkuse parandamiseks. Avastatud toimeainest on välja töötatud erinevad galeenilised koostised, mille hulgas on kreemid, seerumid, koemaskid ja puhastusvedelikud (patendinumber: WO 2017/163174 A1).

• Itaalia meeskond (Tito et al.) töötas välja kosmeetilise koostise 2016. aastal. Selle patendiga hõlmatud leiutis keskendub kolme taimeliigi somaatiliste embrüote kasutamisele: Lotus japonicus, Citrus limon ja Rosa gardenia. Loodud ekstraktid on näidanud suurepärast toimet naha vananemise ebatäiuslikkuse vastu ja sisaldavad nahka noorendavaid omadusi (patendinumber: WO 2016/173867 A1).

• Berry jt poolt Camellia sinensis var assamica dediferentseeritud tüvirakukultuuri ekstraheerimisel töötati välja kosmeetikatoode, mis kaitseb nahka kuivamise eest ja/või väldib UV-kiirguse kahjustusi. Väljatöötatud toode patenteeriti aastal 2017. Leiutise efektiivsust testiti inimese täiskasvanud naha fibroblastides. Leiutajate sõnul näitasid loodud teeekstraktid põletikuvastaseid omadusi, hoidsid ära naharakkude kuivamise ja kaitsesid naharakke UV-kiirguse eest (patendinumber: WO 2017/178238 A1).

7. Järeldused

Naha vananemine on üks sagedasemaid dermatoloogilisi probleeme, mis mõjutab inimese nahka ja selle välimust, mille tagajärjeks on haavade paranemise ebaõnnestumine, kortsude teke ning nahatooni ja elastsuse kaotus. Naha vananemisvastase protsessi ennetamiseks ja selle mõju vähendamiseks on aastate jooksul välja töötatud mitmeid kemikaalipõhiseid tooteid. Keemiatoodete kasutamisel on aga tekkinud mitmeid probleeme, mis on enamasti seotud rakkude tundlikkuse, allergiate ning mõne keemiatoodete ja ainete kõrvalmõjudega. Alternatiivina on välja pakutud looduslikke ja taimseid tooteid nende silmapaistvate omaduste põhjal. Taimse päritoluga bioaktiivsete koostisosade väljatöötamine sõltub aga suuresti taimsest materjalist, mida võivad mõjutada nii sisemised kui ka välised tegurid. Taimekoekultuuri tehnikad võivad nendest teguritest sõltumatult tarnida tohutul hulgal homogeenset taimset materjali, et tagada bioaktiivsete ühendite piisav tootmine. Lisaks saab PDBC-sid toota biotehnoloogiliste strateegiate abil, nagu esilekutsumine, metaboolne insener, toitainete ja lähteainete toitmine, immobiliseerimine ja läbilaskvus. See töö esitas põhjaliku ülevaate bioaktiivsete ühendite tootmiseks kasutatud biotehnoloogilistest tehnikatest, keskendudes antioksüdantidele, millel on vananemisvastased omadused. Samuti käsitletakse mõningaid näiteid kosmeetikatoodete tootmisel kasutatavatest taimekoekultuuri tehnikatest, et rõhutada biotehnoloogiliste vahendite tähtsust PDBC-de säästva tootmise jaoks.

【Lisateabe saamiseks:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】