Перспективы получения лекарственных средств на основе клеток растений
МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ХИМИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
Факультет промышленной технологии лекарств
Реферат по элективу «Биотехнология растительных клеточных культур»
Тема: «Лекарственные препараты полученные на основе клеточных культур растений»
Выполнила:
студентка группы № 222
Ященко Мария
Проверила:
Громова Олеся Николаевна
Санкт-Петербург
2015
Оглавление
Введение. 3
Культура клеток растений. 4
Клеточная инженерия растений. 5
Примеры лекарственных веществ, полученные на основе каллусных* культур 7
Биотрансформация. 8
Перспективы получения лекарственных средств на основе клеток растений. 10
Список используемой литературы.. 11
Введение
В решении задач расширения источников получения ЛРС, повышения стабильности и импортозамещению сырьевой базы перспективным направлением представляется метод биотехнологии, основанный на выращивании клеток и тканей ЛР на искусственных питательных средах.
Наша страна обладает огромными территориями находящимися в различных климатический условиях и следовательно обладает различной флорой и фауной. А также имеет сильную школу ботаники и биотехнологии.
|
|
|
В данном реферате мы рассмотрим препараты которые получают с помощью культивирования растений
Культура клеток растений
Культивирование клеток представляет собой процесс, посредством которого in vitro отдельные клетки (или единственная клетка) прокариот и эукариот искусственно выращиваются в контролируемых условиях. На практике термин «культура клеток» относится в основном к выращиванию клеток, относящихся к одной ткани, полученных от многоклеточных эукариот, чаще всего животных. Историческое развитие технологии и методик выращивания культур клеток неразрывно связаны с выращиванием тканевых культур и целых органов.
. Существуют иммортализованные («бессмертные») линии клеток, способные размножаться бесконечно. У большинства опухолевых клеток эта способность является результатом случайной мутации, но у некоторых лабораторных клеточных линий она приобретена искусственно, путем активации гена теломеразы.
Клетки выращивают в специальных питательных средах, при постоянной температуре. Как правило, регулируется концентрация в воздухе углекислого газа и паров воды, но иногда также и кислорода. Питательные среды для разных культур клеток различаются по составу, pH, концентрации глюкозы, составу факторов роста и др . Одним из факторов риска при этом является возможность заражения культуры клеток прионами или вирусами. При культивировании одной из важных задач является исключение или сведение к минимуму использование зараженных ингредиентов. Однако на практике это бывает достигнуто не всегда.
|
|
|
Клетки можно выращивать в суспензии, либо в адгезивном состоянии. Некоторые клетки (такие, как клетки крови) в естественных условиях существуют во взвешенном состоянии. Существуют также линии клеток, искусственно измененных таким образом, чтобы они не могли прикрепляться к поверхности; это сделано для того, чтобы увеличить плотность клеток в культуре. Для выращивания адгезивных клеток требуется поверхность, например, культура ткани, или пластик, покрытый элементами внеклеточного матрикса для улучшения адгезивных свойств, а также для стимулирования роста и дифференцировки. Большинство клеток из мягких и твердых тканей адгезивны. Из адгезивного типа культуры выделяются органотипические культуры клеток, которые представляют собой трёхмерную среду, в отличие от обычной лабораторной посуды. Эта система культивирования физически и биохимически наиболее сходна с живыми тканями, но имеет некоторые технические сложности в обслуживании (например, нуждается в диффузии).
|
|
|
Клеточная инженерия растений
Метод рассматривает различные способы получения клеточных культур, культивирования растительных и животных клеток, выделение изолированных протопластов, биологическое конструирование, а также создание экспериментальных ассоциативных систем между культивируемыми клетками высших растений и микроорганизмами.
Десять наиболее употребляемых лекарственных веществ, получаемых из растений
Таблица 1
| Лекарственное вещество | Активность | Растение-источник |
| Стероиды из диосгенина | Противозачаточные средства | Dioscorea deltoidea |
| Кодеин | Болеутоляющее | Papaver somniferum |
| Атропин | Антихолинэргическое | Atropa belladonna L. |
| Резерпин | Снижающее давление | Rauwolfia serpentina L. |
| Гиосциамин | Антихолинэргическое | Hyoscyamus niger L. |
| Дигоксин | Тонизирующее сердечную деятельность | Digitalis lanata L. |
| Скополамин | Антихолинэргическое | Datura metel L. |
| Дигитоксин | Сердечно-сосудистые | Digitalis purpurea L. |
| Пилокарпин | Холинэргическое | Pilocarpus jabonandi |
| Хинидин | Антималярийное | Cinchona ledgeriana |
|
|
|
Клеточные технологии, основанные на культивировании in vitro органов, тканей, клеток и изолированных протопластов высших растений, могут облегчить и ускорить традиционный селекционный процесс. Это, прежде всего, следующие технологии: культура семяпочек и зародышей, регенерация растений из тканей летальных гибридов, экспериментальная гаплоидия, криосохранение генофонда, клональное микроразмножение. Клеточная инженерия предлагает новые пути для создания высокопродуктивных форм растений. Это гибридизация соматических клеток, перенос чужеродных генов.
Примеры лекарственных веществ, полученные на основе каллусных* культур
• Стевиозид - естественный подсластитель и заменитель сахара, успешно используется вместо искусственных подслащивающих веществ. Исходное растение - Stevia rebaudiana Bertoni .
• Арглабин – противоопухолевое соединение. Исходное растение - Artemisia glabella Kar . et Kir . Входит в состав одноименного препарата.
Лаппаконитин - дитерпеновый алкалоид , анаритмическое средство. Исходное растение - Aconitum septentrionale Koelle. Входит в состав препарата Аллапинин
*- Культура каллусных тканей - выращивание в длительной пересадочной культуре тканей, возникших путем пролиферации клеток изолированных сегментов разных органов или самих органов (пыльники, семяпочки и т. д.) растений
Биотрансформация
Очень преспективный метод, использующий ферменты, локализованные в клетке растения, которые способны менять функциональные группы добавленных извне химических соединений. Этот метод пригоден для повышения биологической активности данной конкретной химической структуры и осуществления серии специфических химических реакций за счет включения одного или нескольких последовательно связанных ферментов.
Возможность применения биотрансформации при синтезе некоторых соединений была показана на примере превращения дигитоксина в дигоксин клетками Digitalis lanata (наперстянки шерстистой). После 10-дневной инкубации клеток D.lanata в «ростовой» питательной среде (Мурасигё и Скуга) культуру клеток переносили в «продукционную» среду (8% раствор глюкозы) с субстратом для биотрансформации – дигитоксином. В этих условиях весь дигитоксин в течение 2 дней трансформировался в деацетиллантозид С (дигоксин) и пурпургликозид А 88% и 12% соответственно.
Дигитоксин и дигоксин принадлежат к группе "карденолидов", применяемых для лечения хронической болезни сердца.
В настоящее время названные соединения стоят на шестом и восьмом месте в списке наиболее распространенных препаратов США, но использование дигоксина предпочтительнее из-за его меньшей токсичности, по сравнению с таковой у дигитоксина. Оба соединения в США получают путем экстрагирования плантационно выращиваемых растений, но при этом выделяется в основном дигитоксин.
Недифференцированные культуры Digitalis не образуют сердечных гликозидов, но могут осуществлять определенные реакции биотрансформации субстратов, добавленных в питательную среду. Биотрансформация дигитоксина в дигоксин происходит за счет реакции 12-гидроксилирования, катализируемой ферментом, содержащимся в клетках Digitalis lanata. Работа была проведена с использованием свободных недифференцированных суспензионных культур в Германии в 1977 г, а к настоящему времени внедрена в производство; достигнут выход дигоксина в пределах 700 г/л в 20-ти литровом реакторе за 17 суток культивирования. Таким образом, основные проблемы, связанные с биотрансформацией сердечных гликозидов клетками Digitalis lanata в настоящее время разрешены. Однако для дальнейшего развития этого направления необходима дальнейшая селекция специализированных линий клеток и оптимизация условий их культивирования, сокращение времени ферментации и увеличение срока работы клеток. Основные условия для перевода лабораторных методов культивирования клеток растений в промышленное производство – это экономически оправданные и относительно простые технологии культивирования клеток и выделения конечных продуктов.
Например, производство аймалина на основе меристемных культур Раувольфии стало реальным, когда в ходе селекционной работы и отбора были получены субклоны клеток, которые синтезируют этот алкалоид на порядок выше, чем исходные материнские штаммы.
Производство серпентина на основе суспензионных культур частично дифференцированных клеток меристемы Catharatus roseus оказалось эффективным и экономически оправданным лишь после того, как были получены субклоны, способные накапливать за 10-ти суточный цикл выращивания до25 г сухого вещества на 1 литр суспензионной культуры.
Аналогичная ситуация имела место и при организации биотехнологического производства настойки женьшеня. Количественный выход биологической субстанции в пересчете на сухое вещество каллуса женьшеня было ниже, чем из женьшеня, полученного при плантационном выращивании, примерно в 3-4 раза.
Производство био-женьшеня стало экономически оправданным лишь после того, как удалось повысить продуктивность его каллусных культур, сохранив без изменений реактогенные свойства экстрагируемых лекарственных настоек. Оказалось, что чем более дифференцированы клетки меристемы в культуре, тем выше их продуктивность. Разработана технология получения в культуре так называемых «бородатых» корней, где по условиям роста в скоплении клеток возникают субпопуляции с повышенной дифференцировкой. Эти популяции являются самыми продуктивными по биологически активным веществам.
Перспективы получения лекарственных средств на основе клеток растений
Преимущества получения ряда фармакологических веществ из растений заключается в следующем:
•Независимость от климатических, сезонных и географических условий;
• Стабильность выпуска продукции в течение года;
•Уменьшение площади почвы, вовлеченной в хозяйственный оборот.
На основе культуры клеток можно:
• получать известные вещества, присущие определенному растению, такие как никотин, кодеин, хинин, сапонины и др.;
• обеспечить синтез новых продуктов из трудно выращиваемых растений, например адаптоген из корня женьшеня;
• получать новые вещества;
• использовать системы клеток для биотрансформации конечного продукта.
В настоящее время существует промышленное получение ряда ценных веществ из растительной биомассы методом in vitro. Хорошо налажен в Японии выпуск таких лекарственных препаратов: шикоин (из воробейника аптечного), убихинон (из табака, дигоксин (из наперстянки шерстистой), диосгенин (диоскорея дельтовидная).
Промышленное производство лекарственных веществ на основе культур клетки гарантирует достаточный выход продукта. Это можно подтвердить путем сравнения процента выхода активного начала из биомассы цельного сырья взятого в эквивалентном количестве. Например, получение антрахинонов из кассии:
• биомасса – 0,334%; цельное растение 0,209% сухой массы;
• диосгенин – клубень, 26 мг на 1 г сухой массы, биомасса – 26 г на 1 г сухой массы.
Список используемой литературы
1. А.В. Бабикова, Т.Ю. Горпенченко, Ю.Н. Журавлев «РАСТЕНИЕ КАК ОБЪЕКТ БИОТЕХНОЛОГИИ»/ КОМАРОВСКИЕ ЧТЕНИЯ 2007.
2.
Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 413; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!