بخشی از مقاله
چکیده
گیاهان داروئی به واسطه دارا بودن ترکیبات شیمیائی و متابولیتهای ثانویه با ارزش، از سالیان دراز به عنوان منبع ارزشمندی برای درمان و سایر کاربردهای پزشکی مورد استفاده قرار گرفته و هم اکنون حجم وسیعی از داروها دارای منشاء گیاهی هستند. با توجه به مقدار نسبتاً کم این ترکیبات در گیاهان داروئی، استفاده از تکنیکهای ویژه از جمله کشت بافت برای افزایش تولید روز به روز در حال افزایشاست. تکنیک کشت سوسپانسیون سلولی یکی از موثرترین و پرکاربردترین روشها برای افزایش تولید متابولیتهای ثانویه است.
در تعداد زیادی از گیاهان داروئی این روش بهینه شده و امروزه نیز با استفاده از بیورآکتورها توانستهاند حجم تولید را به مقدار قابل توجه ای افزایش دهند. با توجه به رشد چشمگیر و افزایش در تمایل در مصرف داروهای گیاهی و ترکیبات موثره آنها، به نظر میرسد که تکنیک کشت سوسپانسیون سلولی به عنوان یکی از چشماندازهای آینده در صنعت گیاهان داروئی به حساب خواهد آمد.
مقدمه
قرنهاست که انسان به گیاهان به عنوان منبع کربوهیدرات، پروتئینها و چربیها برای تامین غذا و داشتن سرپناه وابسته است . - 10 - علاوهبراین گیاهان منبع سرشاری از طیف وسیعی از متابولیتهای ثانویه هستند که در درمان بیماریها، طعمدهندهها، رنگها، آفتکشها و چاشنیها مورد استفاده قرار می گیرند 10 - و. - 7 بیش از 80 درصد از 30000 ترکیب طبیعی شناخته شده، منشا گیاهی دارند که بیشتر از ترکیبات شناخته شده میکروبی است. به طور مثال در سال 1980 میلادی بیش از 3500 ترکیب شیمیائی مورد شناسائی قرار گرفته که حدود 2600 مورد از آنها از گیاهان به دست آمده بودند.
پیشرفتهای صورت گرفته در شناسائی ترکیبات شیمیائی و روشهای آزمایشگاهی، سبب سرعت بخشیدن به کشف ترکیبات موجود در گیاهان شده است . - 9 - در سالهای نخست قرن 21 اهمیت گیاهان داروئی از جنبه اقتصادی و داروئی بیش از پیش پی برده شد به طوریکه براساس آمارهای به دست آمده، از سال 1981 تا سال 2002 میلادی، 28 درصد از کل 868 داروی جدید تولید شده، منشاء گیاهی داشتهاند و همچنین حدود 60 درصد داروهای ضد سرطان و 75 درصد داروهای بیماریهای مسری موجود در بازار نیز به طور مستقیم یا غیر مستقیم از گیاهان به دست آمدهاند.
دستیابی به ترکیبات داروئی گیاهان در طبیعت یا گیاهان کشت شده، بسیار محدود بوده و با مشکلات فراوانی همراه است. گیاهان داروئی به سختی کشت و کار میشوند و مسائل اکولوژیکی و سیاسی نیز در این زمینه وجود دارند. به همین منظور برای فائق آمدن بر این مشکلات، تلاشهای فراوانی در طول دهههای اخیر برای تولید ترکیبات داروئی در محیط مصنوعی به وسیله روشهای بیوتکنولوژی از سلولهای گیاهی صورت گرفته است . - 2 -
تکنیکها و روشهای بیوتکنولوژی،خصوصاً کشت بافت، نقش بسیار ارزندهای در تولید ترکیبات شیمیائی مفید گیاهان در شرایط آزمایشگاهی داشتهاند. توانائی و ظرفیت کشت اندام، بافت و سلول گیاهی برای ایجاد و انباشت بسیاری از ترکیبات شیمیائی با ارزش، سرآغاز دانش نوینی برای تولید این ترکیبات در شرایط مصنوعی شده است 7 - و. - 5
کشت بافت و تولید متابولیتهای ثانویه
گیاهان منبع عظیمی از ترکیبات شیمیائی مفید هستند که انسان از روشهای مختلف و در جهات گوناگون از این ترکیبات استفاده میکند. بسیاری از این ترکیبات فعال، میتوانند در گروه متابولیتهای ثانویه قرار گیرند که گیاهان در هنگام مواجهه با شرایط نامساعد و غیر طبیعی تولید میکنند و عملاً برای رشد عادی و تولید مثل گیاه ضرورت ندارند. متابولیتهای ثانویه دسته بزرگی از ترکیبات فوقالعاده و مولکولهای پیچیده هستند که از طریق مسیرهای بیولوژیکی متفاوت تولید میشوند و غالباً فعالیت دفاعی گیاه را در مقابله با تنشهای زیستی و غیر زیستی بهبود میبخشند.
همین موضوع سبب گردیده که موثر بودن این ترکیبات در درمان بیماریهای انسانی نیز کاربرد داشته باشد و سالهاست که در طب سنتی از آنها برای درمان بسیاری از بیماریها استفاده میگردد. بسیاری از متابولیتهای ثانویه در مقادیر بسیار اندکی به طور طبیعی در گیاهان وجود دارند که میزان آن حدود 1 درصد از کل میزان کربن گیاه است - . - 6
فناوری کشت سوسپانسیون سلولی
کشت سلول گیاهی یکی از مهمترین ابزارهای پایه در مطالعات بیوتکنولوزی و بیولوژی سلولی میباشد . - 6 - کشت سوسپانسیون سلولی، شامل تودههای سلولی پراکنده و در حال رشد در محیط کشت مایع و در حال حرکت است. این کشتهامعمولاً با انتقال قطعاتی از کالوس ترد و تمایز نیافته به محیط کشت مایع که بطور یکنواخت و مداوم تکان داده میشود، شروع میشوند. پس از تولید بافت کالوس، به منظور تولید مقدار ملاحظه ای از این بافت، آنرا از ریزنمونه مادری جدا نموده و به محیط کشت جدیدی انتقال میدهند.
این کالوس به محیط کشت مایع انتقال یافته و تکان داده میشود تا سوسپانسیون سلولی خوبی ایجاد شود 8 - و. - 4 موفقیت در ایجاد کشت سوسپانسیون به کالوس اولیه بستگی دارد. استفاده از ریزنمونههای متنوعو محیط کشتهای مختلف برای القا کالوس، موفقیتآمیز بوده است.سرعت رشد و تردی کالوس تولید شده بسته به نوع ریزنمونه میتواند متفاوت باشد.
محیط کشت مورد استفاده برای کشت سوسپانسیون بایستی به نحوی باشد که رشد خوب کالوس را تضمین نماید 8 - و. - 4فناوری کشت سوسپانسیون سلولی دارای مزایای فراوانی است که از مهمترین آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد 13 - و: - 7 ا- نسبت بالای تکثیر سلولها نسبت به سایر روشها-2 کنترل مناسب شرایط محیطی-3 شناسائی سریع و موثر ترکیبات موجود در بافتهای گیاهی-4 تولید بالای متابولیتهای ثانویه -5 ایجاد گیاهان تراریخت با خصوصیات ویژه -6 نگهداری گیاهان در شرایط کنترل شده و باززائی آنها انواع کشت سوسپانسیونی الف- کشت بسته Batchculture کشت بسته نوعی کشت سوسپانسیون سلولی است که سلولها در حجم ثابتی از محیط کشت رشد مینماید.
با تقسیم و رشد سلولها، بیوماس سلولی افزایش مییابد تا جائی که یکی از فاکتورهای محیط کشت مانند اکسیزن یا مواد غذائی کم شده و رشد متوقف گردد. سلولهای کشت سوسپانسیونی پنج مرحه خفته - Lag phase - ، مرحله تصاعدی - Exponential phase - ، مرحله خطی - Linear - phase، مرحله کند شدن - Deceleration phase - و مرحله سکون - Stationary phase - را در چرخه رشد طی میکند.
مرحله خفته زمانی است که سلولها به محیط کشت تازه منتقل میشوند و تقسیم سلولی صورت نمیگیرد. در این مرحله ممکن است متابولیتهای خاصی در سلولها تولید شوند و یا سرعت یک فعالیت فیزیولوژیکی در آنها افزایش یابد. هدف کلی در کشتهای سوسپانسیون سلولی، دست یافتنبه سرعت رشد سریع و سلولهای یکنواخت است که زیر کشتهای مکرر در محیط غذائی مناسب این خصوصیات را تضمین میکند. . - 4 -
