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.

Morfogênese - o principio de tudo

Como dito no primeiro post, a totipotência é o pilar principal da cultura de tecidos.

Toda célula vegetal, que apresente núcleo, possui a capacidade de regenerar uma nova planta, desde que mantida em condições adequadas para tal.

O processo que leva a regeneração de uma planta é conhecido como morfogênese.

Durante a morfogênese há vários estágios que conduzem a diferenciação e especialização das células, em tecidos e orgãos.

Outros fundamentos da cultura de tecidos são a determinação e a competência celular, sendo que estes dois conceitos interagem. A competência refere-se à capacidade da célula em seguir por uma rota morfogênica especificada. A determinação refere-se ao grau de “compromisso” da célula com uma rota morfogênica.

Exemplificando, uma célula de raiz é altamente determinada para a formação de tecido radicular, entretanto, caso a célula seja colocada em condições e meio de cultura corretos que vissem modificar sua rota morfogênica, esta célula se mostrará competente para a formação do tecido desejado.

A cultura de tecidos pode ser dividida em três formas: multiplicação de gemas axilares e ápices caulinares, morfogênese direta e morfogênese indireta. A divisão entre morfogênese direta e indireta se dá pela presença ou não da etapa de calo, ou seja, aglomerado de células indiferenciadas em mitoses sucessivas. A morfogênese é dividida em organogênese e embriogênese somática sendo que estas duas podem ser diferenciadas pelo tipo de formação e organização celular.

Extraido de http://www.cca.ufsc.br/lfdgv