زیست فناوری گیاهان دارویی

چکیده روش‌های کلاسیک مهندسی ژنتیک گیاهی برای دستیابی به گیاهانی با ژنوتیپ‌های مطلوب و مورد توجه ضمن موفقیت‌های چشم‌گیر با محدودیت‌هایی روبه رو هستند. در فرآیند انتقال ژن به گیاهان، مولکول‌های زیستی باید با عبور از دیواره سلولی سخت و چند لایه گیاه به هسته سلول گیاهی انتقال داده شوند. در پزشکی و علوم زیستی نانوتکنولوژی به طور گسترده‌ای به کارگرفته شده است و از نانومواد مختلف مانند نانولوله‌های کربنی تک دیواره (Single Walled Carbon Nanotubes, SWCNTs)به عنوان ناقل غیر ویروسی برای انتقال ملکول‌های زیستی جهت انتقال هدفمند استفاده شده است. در این مطالعه، پس از عاملدار کردن و تغییر سطح CNTs و بارگیری بارگیری pDNA حاوی ژن گزارشگر mgfp5-ER نانوحامل تهیه شد. در مرحله بعد، انتقال ژن به سلول‌های گیاهی توسط نانوحامل تهیه شده SWCNTs@pDNA انجام شد. موفقیت انتقال ژن توسط ردیایی سیگنال فلورسنت ژن گزارشگر mgfp5-ER مورد بررسی قرار کرفت. نتایج این پژوهش تهیه نانوحامل با ظرفیت بالا برای بارگیری pDNA بر سطح آن و توانایی نانوحامل تهیه شده در عبور از دیواره سلولی و انتقال موفق pDNA به درون سلول گیاهی را نشان داد. بنابراین، این روش را می‌توان به عنوان یک روش نسبتا ساده، مستقل از گونه گیاهی و بدون نیاز به تجهیزات خاص آزمایشگاهی برای انتقال ژن به سلول‌های گیاهی دیواره‌دار در نظر گرفت. بنابراین نانو بیوتکنولوژی و نانو مواد می‌توانند روزنه امیدی برای بهبود و افزایش کارایی روش‌های مرسوم انتقال ژن به سلول‌های گیاهی باشند.

چکیده گیاهان دارویی از زمان‌های بسیار دور تاکنون منبع تهیه ترکیبات دارویی و همچنین دیگر فراورده‌های مفید بوده‌اند. به دلیل برخی محدودیت‌ها، روش‌های سنتی تهیه ترکیبات دارویی، قادر به تامین نیاز روزافزون بازار نمی‌باشند و از اینرو استفاده از روش‌های جایگزین، امری اجتناب‌ناپذیر است. مهندسی متابولیک یک راه حل منطقی و کارامد برای افزایش تولید ترکیبات دارویی و کاهش هزینه‌های مربوطه می‌باشد. مهندسی متابولیک علاوه بر بهبود تولید متابولیت‌های مورد نظر و کاهش تولید متابولیت‌های ناخواسته، همچنین منجر به تولید متابولیت‌های جدید در گیاهان می‌گردد. در حال حاضر روش‌های بسیاری به منظور دستورزی مسیرهای متابولیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند که در این میان، فناوری CRISPR/Cas به دلیل دقت بالا و سهولت استفاده، از جایگاه خاصی برخوردار است. اثرات چشمگیر این فناوری بر بهبود متابولیکی گیاهان دارویی در مطالعات متعددی به اثبات رسیده است. در مقاله حاضر، ابتدا در خصوص اهمیت گیاهان دارویی و متابولیت‌های آنها بحث شده است و پس از آن به لزوم استفاده از مهندسی متابولیک در افزایش ترکیبات دارویی این گیاهان اشاره شده است. در ادامه، به تشریح فناوری CRISPR/Cas و نحوه عمل آن در ویرایش ژن‌ها پرداخته‌ایم. سپس کاربرد این فناوری در دستورزی مسیرهای متابولیکی گیاهان دارویی، با تمرکز بر سه گروه عمده متابولیت‌های گیاهی یعنی ترپنوئیدها، آلکالوئیدها و فنیل پروپانوئیدها، مورد بحث قرار گرفته است. بخش بعدی به طرح برخی از چالش‌های موجود در کاربرد این تکنولوژی در مهندسی متابولیک گیاهان دارویی، و راه‌ حل‌های پیشنهادی می‌پردازد. در پایان نیز چشم‌اندازهای آینده این فناوری در بهبود متابولیکی گیاهان دارویی، بطور خلاصه توضیح داده شده است.