تولید متابولیت های ثانویه با روش غیرمحترک سازی سلول گیاهی

۱- استفاده از پلیمرها در غیر متحرک سازی سلول های گیاهی

برای محبوس ساختن سلول های گیاهی، پلیمرهای مختلفی وجود دارد که عبارتند از:

1. پلی اکریلامید مصنوعی
2. اپوکسی رزین
3. پلی اورتان
4. کربوهیدارت هایی نظیر سلولز، آگار، آگارز، کاپا کاراژینان، آلژینات، سیتوزان
5. پروتئین هایی نظیر کلاژن، ژلاتین، و فیبرین.

دائما مواد جدیدی به این لیست افزوده می شود و غیرمتحرک سازی هر لاین سلول گیاهی با حفظ قابلیت حیات آن امکان پذیر می گردد. غالبا از آگار و آگارز یا آلژینات و کاپاگاراژنیان برای محبوس ساختن سلول ها استفاده می شود.

۲- غیرمتحرک سازی توسط محبوس ساختن سلول ها در فضاهای یک ماتریکس پیش ساخته

روش دیگری نیز وجود دارد که شامل محبوس ساختن سلول ها در درون فضاهای یک ماتریکس پیش ساخته مثل نایلون، پلی اورتان و یا شبکه فلزی است.

• مراحل:

۱- این مواد را که معمولا به شکل کره یا مکعب هایی به قطر ۱ سانتی متر ساخته شده اند، به درون سوسپانسیون سلولی

می اندازند و سلول ها نیز سریعا به ساختار شبکه ای آنها نفوذ می نمایند.

۲- سلول ها پس از رشد در حفرات این شبکه، با ایجاد موانع فیزیکی و یا در اثر پیوند با مواد ماتریکس حبس می شوند. میتوان به جای استفاده از آگارز و آلژینات، از مخلوط آلژینات و ژلاتین، آگارز و ژلاتین، پلی آکریلامید و صمغ گزانتام، یا پلی آکریلامید و ژل های آلژینات استفاده کرد.

۳- سلول هایی که در کشت سوسپانسیونی رشد یافته و در یک ماتریکس مناسب غیرمتحرک شده اند، در نهایت در یکسری ستون های تهویه دار قرار داده می شوند. اغلب آزمایشات بیوسنتیک در رآکتورهای تک ستونی صورت گرفته است. اما مثال هایی از اعمال سیستم پیوسته با راکتورهای دارای بستر محصور نیز وجود دارد. رآکتورهای پیوسته در مواردی مورد استفاده قرار می گیرند که محصول برون سلولی باشد.

آزمون قابلیت حیات سلول های گیاهی

پس از غیر متحرک شدن، ممکن است آزمایشاتی برای اطلاع از زنده بودن سلول های غیر متحرک شده صورت گیرد. روش های مورد استفاده برای آزمون قابلیت حیات، مشابه روش های مورد استفاده برای سوسپانسیون های سلولی است که عبارتند از:

۱- رنگ آمیزی با FDA

۲- کالکوفلوروایت

۳- فنوسفرانین

جشنواره پاییزه

جشنواره فروش بذر های خاص و کمیاب با بیش از ۱۲۰۰ رقم تنوع

همین الآن خرید کنید

۴- رشد سلولی

۵- شاخص میتوزی و غیره

به طور کلی تمامی روش هایی که برای مطالعه قابلیت حیات سلول های گیاهی غیر متحرک شده اعمال شده اند، نشان داده است که حیات سلول ها چندان تحت تأثیر فرایندهای غیرمتحرک سازی قرار نمی گیرد.

آزادسازی محصول:

رآکتورهای پیوسته فقط برای فرآورده های برون سلولی به کار می روند. برای رهاسازی محصولات درون سلولی تمهیدات دیگری بایستی اندیشیده شود. این فراورده ها گاهی اوقات به طور خودبخودی به درون محیط رها می شوند. مشاهده شده است فراورده هایی که در حالت عادی در درون سلول ذخیره می شوند به محیط کشت تراوش می یابند. در غیر اینصورت بایستی آزادسازی القائی انجام شود.

متابولیت های ثانویه غالبا در واکوئول های سلول های گیاهی تجمع می یابند. این مواد برای خروج بایستی از دو غشاء پلاسمایی و تونوپلاست (Tonoplast) عبور نمایند. آزادسازی القائی با استفاده از یکسری عوامل نفوذپذیر کننده مانند دی متیل سولفوکساید (DMSO) امکان پذیر می شود. غلظت DMSO مورد نیاز برای نفوذپذیرسازی بسته به گونه گیاه از ۲۵-۵ متغیر است. مثلا برای رهاسازی مواد ذخیره شده در واکوئول های سلول های Catharanthus roseus استفاده از DMSO به غلظت ۵٪ کافی می باشد.

نتیجه گیری

بر اساس مطالعات صورت گرفته می توان نتیجه گرفت که سلول های غیر متحرک قابلیت انجام همان واکنش های بیوسنتزی را دارند که سلول های آزاد متناطر آنها در حالت سوسپانسیونی انجام می دهند. در حقیقت، در موارد خاصی برای سلول های گیاهی بارآوری بیشتری (بیش از ۱۰۰ برابر) مشاهده شده است. سلول های گیاهی غیر متحرک ممکن است برای بیوسنتز مواد در مدت زمان طولانی مورد استفاده قرار گیرند. بعنوان مثال، چنین سیستم سلولی به مدت ۲۲۰ روز مورد استفاده قرار گرفته است. در چنین مواردی، نسبت محصول کل به واحد بیوماس به نحو قابل ملاحظه ای افزایش می یابد.

غیر متحرک سازی سلول های گیاهی یک تکنیک نسبتا جدید است. اگرچه از این تکنیک در تولید متابولیت های ثانویه در ابعاد صنعتی استفاده نشده است، اما از قابلیت قابل ملاحظه ای برخوردار بوده و حداقل در یک مورد که بیو ترانسفورماسیون با متیل دیجیتوکسین به ترکیبی بسیار ارزشمند بنام بتا متیل دیگوکسین می باشد، استفاده صنعتی از آن با موفقیت همراه بوده است.

منبع:  کتاب اصول بیوتکنولوژی گیاهی، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، چاپ ششم.

رسول رحیم پور