Giáo trình học CN nuôi cấy mô tế bào thực vật - Chương 7

7.6. Nuôi cấy tế bào trong sản xuất các hợp chất tự nhiên 7.6.1. Phương hướng chiến lược trong sản xuất các sản phẩm thứ cấp bằng nuôi cấy tế bàoMặc dù trong nhiều trường hợp các hợp chất có giá trị chữa bệnh hoàn toàn thu được hoặc được sản xuất nhưng với hàm lượng rất nhỏ thì người ta vẫn có thể tổng kết chung được rằng: Mỗi tế bào đều có khả năng biểu hiện tính toàn thể hóa học cũng như hình thái học. Một vài ví dụ chứng minh cho chiến lược chung mà chúng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình học CN nuôi cấy mô tế bào thực vật - Chương 7 257khác dòng tế bào đậu tương kháng BUdR của Okyana (1976) lại do tế bào có khả năngsản xuất dư thừa thymidin. Cũng thể có tế bào có cơ chế sửa chữa DNA tốt cho phépchúng sửa được những sai lệch do BUdR hay AG gây ra và như vậy chúng có khả năngkháng BUdR và AG.7.6. Nuôi cấy tế bào trong sản xuất các hợp chất tự nhiên 7.6.1. Phương hướng chiến lược trong sản xuất các sản phẩm thứ cấp bằng nuôi cấy tế bào Mặc dù trong nhiều trường hợp các hợp chất có giá trị chữa bệnh hoàn toàn thu đượchoặc được sản xuất nhưng với hàm lượng rất nhỏ thì người ta vẫn có thể tổng kết chungđược rằng: Mỗi tế bào đều có khả năng biểu hiện tính toàn thể hóa học cũng như hìnhthái học. Một vài ví dụ chứng minh cho chiến lược chung mà chúng ta cần phải tuân theo đểcó thể có được các dòng tế bào có năng suất cao. Đầu tiên là cấy gây nuôi cấy tế bào củaloài thực vật sản sinh ra hợp chất chúng ta cần có (nên chọn loài có năng suất cao) và sauđó tiến hành chọn tính ổn định của những dòng tế bào khác nhau từ những cơ thể khácnhau để tìm ra dòng có năng suất cao. Theo phương thức này những dòng tế bào có năngsuất alkaloid cao được chọn từ nuôi cấy mô của Catharanthus hoặc những dòng tế bàovới hoạt tính hydroxyd hóa cao được chọn từ nuôi cấy của cây Digitalis. Tuy nhiên,những dòng tế bào Digitalis này cho đến thời điểm hiện tại vẫn không sản sinh ra cardiacglycoside. Kỹ thuật chọn dòng này cũng đã được ứng dụng để chọn ra dòng tế bào sảnxuất ra nhiều nicotin từ một dòng tế bào của Nicotiana rustica đã mất hoàn toàn khả năngtổng hợp alkaloid. Phương pháp chọn dòng này đã được cải tiến bằng cách kết hợp với nhữngphương pháp phân tích có độ nhạy và tính đặc thù cao hơn, ví dụ miễn dịch phóng xạ.Mặc dù đó không phải là tiền đề cần thiết trong mỗi trường hợp. Đương nhiên, con đườngtối ưu nhất vẫn là tìm ra được những phương pháp cho phép xác định những sản phẩmthứ cấp ở ngay trong tế bào sống, chẳng hạn thông qua các chất huỳnh quang UV haychất có màu sắc nhận thấy được. Thế nhưng trong thực tế rất khó tìm ra chất màu có khảnăng thâm nhập vào không bào là nơi các sản phẩm thứ cấp được tích trữ để vẫn tạo raphản ứng màu mà không làm chết tế bào. Sự phân lập các dòng tế bào chịu p-fluorphenylalanine, trong đó có một dòng cóhoạt tính enzyme tăng lên và hàm lượng cao các hợp chất fenol tan trong etanol cho thấymột triển vọng khác trong việc chọn dòng tế bào. Đó là cách sử dụng các chất đặc biệtGiáo trình nuôi cấy mô tế bào thực vật 258gây áp lực chọn lọc để phân lập những tế bào sản xuất dư thừa các sản phẩm thứ cấp thựcvật điều đó có thể kiểm nghiệm với những nuôi cấy tế bào tạo alkaloid có nguồn gốc làcác acid amin. Tuy nhiên, người ta cần thấy rằng việc sản xuất các amino acid đặc thùnày không phải là yếu tố hạn chế duy nhất đối với quá trình sinh tổng hợp các sản phẩmthứ cấp trong tế bào mà ở đây còn có nhiều yếu tố khác cần đề cập tới. Một bước tiếp theo là phải cải tiến qui trình nuôi cấy bằng cách thay đổi hợp lýmôi trường, cũng như nhiều tài liệu đã thông báo người ta thay đổi hàm lượng hormone,đường, vitamin, nhiệt độ... Hàng loạt những biến đổi môi trường, điều kiện nuôi cấy hoặcthay đổi cả dòng tế bào cũng mới chỉ được kiểm nghiệm trong hệ thống kiểm định nhưphương pháp giọt nhỏ kết hợp với phương pháp miễn dịch phóng xạ. Nghiên cứu thay đổimôi trường nuôi cấy được cải tiến thêm một bước khi kỹ thuật nuôi chemostat (thể ổnđịnh hóa tính) được ứng dụng. 7.6.2. Nuôi cấy tế bào năng suất cao Nuôi cấy tế bào của nhiều cây dược liệu đã được tiến hành nhưng trong nhiềutrường hợp người ta không tìm thấy hoặc thấy với lượng rất nhỏ (dạng vết) các hợp chấtmuốn có. Tuy nhiên, tới nay thực tế đã cho thấy có những thí nghiệm nuôi cấy tế bàothực vật có khả năng sản xuất các sản phẩm thứ cấp thực vật với hàm lượng lớn hơn cảhàm lượng của các chất đó ở chính những bộ phận thực vật có nhiệm vụ tích trữ các hợpchất đặc biệt này. Nuôi cấy đầu tiên được phân lập có chứa hàm lượng cao các sản phẩm thứ cấp đólà các nuôi cấy sản xuất ra các hợp chất sắc tố như anthocyanin trong tế bàoHaplopappus, betalain trong callus của củ cải đường hoặc anthraquinon trong tế bào củaLithospermum erythrorhizon, Morinda citrifolia và các loài Galium. Trong trường hợpcủa cây Morinda và Galium, người ta đã nâng được hàm lượng anthraquinon trong nuôicấy tế bào lên 20 lần so với rễ là cơ quan tích trữ các hợp chất này của các cây nói trên.Kể cả khi người ta so sánh hàm lượng các chất trong tế bào và là tế bào chuyên sản sinhra các chất đó thì hàm lượng ở tế bào nuôi cấy vẫn lớn hơn từ 2-4 lần. Hàm lượng tương đối cao của ubiquinon-10 được tìm thấy trong tế bào thuốc lávà L-dopa trong môi trường nuôi cấy tế bào Mucuna pruriens. Nhiều công trình cho thấynuôi cấy callus và ...