植物產(chǎn)生許多可用于治療癌癥，阿爾茨海默氏癥或帕金森病的物質(zhì)。然而，通常，獲得目標(biāo)物質(zhì)的代謝途徑非常復(fù)雜，以至于其生物技術(shù)生產(chǎn)幾乎沒有效果并且非常昂貴。KIT的科學(xué)家現(xiàn)在將他們的專業(yè)知識與Phyton Biotech GmbH的技術(shù)知識相結(jié)合，Phyton Biotech GmbH是最大的植物細胞制藥成分生產(chǎn)商。在由耦合模塊組成的微流體生物反應(yīng)器的幫助下，科學(xué)家在技術(shù)上復(fù)制復(fù)雜的植物組織，以更低的成本更有效地生產(chǎn)抗癌或阿爾茨海默病的活性物質(zhì)。

據(jù)最新估計，植物形成約一百萬種化學(xué)物質(zhì)，即所謂的次生代謝產(chǎn)物。與氨基酸或糖不同，這些次級代謝產(chǎn)物并不重要。然而，這一大量植物產(chǎn)品含有真正的藥物活性物質(zhì)，可抑制癌細胞的生長或減少大腦中阿爾茨海默氏癥典型斑塊的形成。

許多這些有價值的成分不能合成生產(chǎn)。通常，它們必須直接從野生植物中提取并以高成本加工。此外，許多這些植物是罕見的和瀕臨滅絕的：例如，紫杉醇抑制癌細胞的發(fā)現(xiàn)使太平洋紫杉到了滅絕的邊緣。“因此，生產(chǎn)相應(yīng)活性物質(zhì)的生物技術(shù)方法備受關(guān)注，”KIT植物研究所分子細胞生物學(xué)教授Peter Nick說。

通常，潛在的代謝途徑非常復(fù)雜。在天然植物中，感興趣的物質(zhì)主要是具有許多轉(zhuǎn)化的中間產(chǎn)物的長鏈步驟的產(chǎn)物。為此目的所需的化學(xué)過程不一定發(fā)生在單個植物細胞中，而是發(fā)生在從根到葉的植物組織中發(fā)現(xiàn)的幾種特化細胞類型中。多年前，Phyton證明，基于植物的醫(yī)療物質(zhì)，如紫杉醇，也可以用最少的資源生產(chǎn)，并通過實驗室中植物細胞的培養(yǎng)可持續(xù)地生產(chǎn)。

“然而，某些物質(zhì)既不能在簡單的細胞培養(yǎng)中生產(chǎn)，也不能在基因工程操縱的微生物中生產(chǎn)，因為代謝途徑過于復(fù)雜，”彼得尼克說。“在一個新研究項目的框架內(nèi)，我們現(xiàn)在想要使用所謂的微流體生物反應(yīng)器在技術(shù)上復(fù)制具有各種細胞類型的植物組織。它由幾個模塊組成，每個模塊中培養(yǎng)一種細胞類型。模塊通過然后，一種細胞類型的代謝產(chǎn)物進入下一個模塊進行進一步處理，而不混合不同的細胞類型。最后，可以從流中提取目標(biāo)物質(zhì)，從而“收獲”。

該項目由Jülich項目管理機構(gòu)(PtJ)管理，由聯(lián)邦教育和研究部資助750,000歐元，為期兩年。項目合作伙伴是植物研究所和微結(jié)構(gòu)技術(shù)研究所(KIT)和Phyton Biotech GmbH公司。這三個合作伙伴共同擁有該項目所需的專業(yè)知識。植物研究所貢獻其植物細胞培養(yǎng)的分子細胞生物學(xué)知識。微結(jié)構(gòu)技術(shù)研究所的Andreas Guber教授和Ralf Ahrens博士負責(zé)微流體生物反應(yīng)器的部分組件的開發(fā)和制造，微型組裝以及與功能系統(tǒng)的互連。

“與KIT專家的合作將使我們能夠達到通過受控栽培生產(chǎn)的植物細胞的新水平，”Phyton研究和開發(fā)總監(jiān)Gilbert Gorr博士說。“我們的共同目標(biāo)是進一步開發(fā)天然物質(zhì)，到目前為止，這些天然物質(zhì)只能在很大的困難和高成本下生產(chǎn)。”

Phyton Biotech通過植物細胞發(fā)酵(PCF)生產(chǎn)高品質(zhì)的活性藥物成分，是紫杉醇和多西紫杉醇的全球供應(yīng)商。該公司已被EDQM，EMA，F(xiàn)DA，KFDA和TGA等權(quán)威機構(gòu)成功檢查過。除生產(chǎn)外，Phyton還為客戶提供開發(fā)服務(wù)。這些包括植物細胞系的發(fā)育和植物成分的發(fā)酵過程以及復(fù)雜物質(zhì)合成過程的發(fā)展。