Metabólitos secundários in vitro (parte 1)

Desde os primórdios, a humanidade tem se utilizado das plantas com uma função terapêutica. Esses compostos químicos produzidos pelas plantas constituem um amplo e diverso grupo conhecido como metabólitos secundários, e são de grande importância na indústria farmacêutica, perfumaria e de essências. Metabolitos secundários não são essenciais para o crescimento vegetal e são produzidos em pequenas quantidades, sendo em sua maioria acumulados em tecidos especializados, como tricomas em um distinto estádio de desenvolvimento, dificultando a extração, isolamento e purificação

Um fator de entrave à produção de metabólitos secundários é que esta é, em geral, baixa (menos que 1% da biomassa seca). Além disso, uma das principais queixas dos compradores refere-se a instabilidade na oferta, que ocorre em função das condições naturais a que estão sujeitas as espécies vegetais. Dependendo da espécie são necessários meses ou anos para obtenção da cultura no ponto para a produção. Para algumas espécies de plantas medicinais não há padrões de coleta, colheita, armazenagem e embalagem, o que impõe restrições à expansão do mercado. De fato, como os metabólitos secundários representam uma interface química entre as plantas e o ambiente circundante, sua síntese é freqüentemente afetada por condições ambientais.

Fig,1 - Esquema geral sobre o metabolismo secundário e as diferentes vias de biossíntese dos três grupos principais (Adaptado de Hartamann, 2007)

O emprego da técnica de cultura de tecidos vegetais trás vantagens para a produção de metabolitos secundários, especialmente no que se refere a produção em um ambiente controlado, independente das variações geográficas, sazonais e fatores climáticos. A possibilidade de um sistema definido de produção, com segurança de produção contínua, com qualidade e padrão uniforme; e alta velocidade de produção são vantagens associadas ao sistema de produção in vitro. Alguns entraves são existentes como a instabilidade das linhagens celulares, com culturas perdendo parcialmente ou totalmente sua habilidade de biossintetizar e acumular produtos secundários, além do lento crescimento e problemas de escala. As plantas mais citadas onde se tem obtido bons resultados com a cultura de tecidos são: Artemisia annua, Camptotheca acuminate, Catharanthus roseus, Discorea deltoidea, Mucuna hassjoo, Panax ginseng, Papaver somniferum, Ruta graveolens, Taxus spp. e Zingiber oficinale.

O ambiente in vitro tradicional, por ser uma condição atípica ao desenvolvimento vegetal, pode resultar em alterações na parte funcional de genes que ocorrem devido a estímulos químicos e físicos em que a cultura fica exposta, alterando o metabolismo primário e levando a produção de diferentes metabólitos secundários. A cultura de células e tecidos de muitas espécies de plantas tem produzido também compostos que não foram isolados originalmente nas plantas intactas. Esses resultados tem representado uma oportunidade valiosa de investigar novos e inéditos compostos.

Futuramente pode-se considerar que as plantas funcionarão como biofábricas de medicamentos, vacinas e proteínas recombinantes. 

Referências:
Hartmann T (2007) From waste products to ecochemicals: Fifty years research of plant secondary metabolism. Phytochemistry 68: 2831-2846.
Paul M, Ma JKC (2011) Plant-made pharmaceuticals: leading products and production platforms. Biotechnology and Applied Biochemistry 58: 58-67.