Nhà máy thực vật sản xuất hợp chất chống ung thư: Một góc nhìn từ văn hóa mô

Poonam Patel1, Vaibhav Patel2, Arpan Modi3, Sushil Kumar1, Yogesh M. Shukla4
1Department of Agricultural Biotechnology, Anand Agricultural University, Anand, India
2Rutgers University, New Brunswick, USA
3Agricultural Research Organization, Volcani Center, Rishon LeZion, Israel
4College of Agriculture, Anand Agricultural University, Vaso, India

Tóm tắt

Ung thư là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tử vong phổ biến trong nhiều thập kỷ qua. Hóa trị liệu thường được sử dụng với hoạt động gây độc tế bào ngăn chặn hoặc tiêu diệt tế bào ung thư. Các hợp chất nhắm đến hoạt động chống ung thư có thể được chiết xuất từ nguồn gốc tổng hợp hoặc tự nhiên (thông qua thực vật hoặc nguồn gốc vi sinh). Ngày nay, vai trò đa dạng của thực vật trong lĩnh vực y học được cho là nhờ vào các metabolite thứ cấp mà chúng sản xuất, nổi tiếng với hoạt động chống ung thư của chúng. Do đó, việc phát hiện, xác định và sản xuất thương mại các loại thuốc chống ung thư mới như vậy đang gia tăng và trở thành tâm điểm của ngành dược phẩm. Một phương pháp sinh học công nghệ, chủ yếu là văn hóa mô, được xem như một phương pháp thay thế cho việc sản xuất các hợp chất chống ung thư. Một loạt các tác nhân sinh học như alkaloid, steroid, phenolic, saponin, flavonoid và terpenoid đang có nhu cầu lớn trên thị trường. Ứng dụng văn hóa mô thực vật có những lợi thế vượt trội hơn so với các phương pháp thông thường về khả năng sản xuất liên tục, được kiểm soát, vô trùng, quy mô lớn và cơ hội tổng hợp de novo. Nhiều loại bioreactor được sử dụng cho việc canh tác hàng loạt các hợp chất sinh học ở quy mô thương mại. Ví dụ: bioreactor bồn khuấy được sử dụng để sản xuất shikonin từ Lithospermum erythrorhizon, vincristine từ Catharanthus roseus, podophyllotoxin từ Podophyllum, v.v. Các chiến lược như văn hóa callus, văn hóa treo và văn hóa rễ tóc được lựa chọn cho việc canh tác hàng loạt các chất sinh học này. Bài tổng quan này tóm tắt văn hóa mô thực vật như một chiến lược đầy hứa hẹn đã chứng minh là một bước đột phá lớn trong việc sản xuất tin cậy và liên tục các hợp chất chống ung thư hiện có và mới, góp phần vào việc chống lại nhu cầu ngày càng tăng về chúng trong tương lai.

Từ khóa

#hợp chất chống ung thư #văn hóa mô #sinh học công nghệ #thực vật #tác nhân sinh học #sản xuất thương mại

Tài liệu tham khảo

Al-Alim KH, Abdelrazik M, Aziz AA, Diab AA, El-Beshbishy HA (2014) Antimutagenic and anticancer activity of Al Madinah Alhasawy Mint (Mentha longifolia) leaves extract. Pak J Biological Sci 17(12):1231–1236. https://doi.org/10.3923/pjbs.2014.1231.1236

Choromaska A, Kulbacka J, Harasym J, Dubiska-magiera A, Saczko J (2017) Anticancer activity of oat β-glucan in combination with electroporation on human cancer cells. Acta Polon Pharma Drug Res 74(2):616–623

Clinical Trials .gov: National Library of Medicine (US), 2017. https://www.nia.nih.gov/health/ what are clinical trials and studies.

Dar KB, Bhat AH, Amin S, Anees S, Zargar MA, Masood A, Ganie SA (2017) Herbal compounds as potential anticancer therapeutics: current. Ann Pharmacol Pharm 2(20):1106

Efferth T (2019) Biotechnology applications of plant callus cultures. Engineering 5:50–59

Filova A, Krivosudska E (2017) Improved taxanes production in callus cultures of Taxus baccata L. Res J AgriSci 49(1):1–11

Hanafy M, Matter M, Rady MR (2017) Production of indole alkaloids in Catharanthus roseus L. hairy root cultures. In: Malik S (ed) Production of plant derived natural compounds through hairy root culture. Springer, Berlin. https://doi.org/10.1007/978-3-319-69769-7_5

Hussain A, Qarshi I A, Nazir H, Ullah I (2012) Plant tissue culture: current status and opportunities. Recent advances in plant in vitro culture 1-28.

Kamalanathan D, Natarajan D (2018) Anticancer potential of leaf and leaf-derived callus extracts of Aerva javanica against MCF-7 breast cancer cell line. J Cancer Res Ther 14(2):321–327. https://doi.org/10.4103/0973-1482.171210

Kumar A, Irchhaiya R, Yadav A, Gupta N, Kumar S, Gupta N et al (2015) Metabolites in plants and its classification. World J Pharm Sci 2015(4):287–305

Lakshmanan G, Bupesh G, Vignesh A, Sathiyaseelan A, Murugesan K (2016) Micropropagation and anticancer activity of methanolic extract of Plumbago auriculata Lam. Int J Adv Biotechnol Res 7(4):2001–2011

Market Research Future (MRFR). Herbal medicine market research report—global forecast till 2023. MarketResearchFuture.com. 2018.

NCI-60 Human tumor cell lines screen dtp.cancer.gov: National Cancer Institute; 2015. https://dtp.cancer.gov/discovery_development/nci-60/.

Oliveira TDD, Rodrigues JM, Miguel TS, Anjos NKC, Abreu JC, Rocha LLV, Dias RXL, Costa DA (2017) Evaluation of cytotoxicity of Gossypium barbadense L. extract in bone cord cells through the micronucleus test. J Biosci and Med 5(7):84–91

Pastor M, Pousa AL, Barco E, Segura PP, Astorga GB, Castelo B et al (2018) SEOM clinical guideline in nasopharynx cancer (2017). Clin Transl Oncol 20(1):84–88

Salehi M, Moieni A, Safaie N (2017) A novel medium for enhancing callus growth of Hazel (Corylus avellana L.). Sci Rep 7(1):15598

Singh R, Chattopadhyay T, Thakur D, Kumar N, Kumar T, Kumar SP. Hairy root culture for in vitro production of secondary metabolites. In Kumar N. A promising biotechnological approach: conservation, genetic improvement and utilization. 2018. p. 235-50. https://doi.org/10.1007/978-981-13-0535-1_10.

Sultan AS, Mohammed FZ, Abbas AM (2017) In vitro studies on anticancer activity of capsaicin a component of hot chili pepper against human hepatocellular carcinoma cells. Int J Cell Sci Mol Biol. https://doi.org/10.19080/IJCSMB.2017.02.555591

Taskin-Tok T, Gowder S (2014) Anticancer drug-friend or foe. In: Gowder SJT (ed) Pharmacology and therapeutics. Innpotech Open Publishing, pp 255–269

Thriveni HN, Gudasalamani R, Vasudeva R, Ganeshaiah KN, Uma Shaanker UR (2015) Camptothecine and methoxycamptothecine from callus cultures of Miquelia dentate Bedd.—a rare plant of the Western Ghats of India. Indian J Biotech 14(1):123–126

Veljkovic B, Dordevic N, Dolicanin Z, Licina B, Topuzovic M, Stankovic M et al (2019) Antioxidant and anticancer properties of leaf and fruit extracts of the wild raspberry (Rubus idaeus L.). Not Bot Hortic Agrobot 47(2):359–367

Yuan H, Ma Q, Ye L, Piao G (2016) The traditional medicine and modern medicine from natural products. Molecules 21(5):E559. https://doi.org/10.3390/molecules21050559

Zuhrotun NF, Astufi M, Murdiati A, Mubarika HS (2017) Anti-proliferation and apoptosis induction of aqueous leaf extract of Carica papaya L. on human breast cancer cells MCF-7. Pak J BiSci 20(1):36–41. https://doi.org/10.3923/pjbs.2017.36.41