زیست فناوری گیاهان دارویی

چکیده داروی ایرینوتکان به‌عنوان یکی از موثرترین داروهای ضد سرطان برای درمان سرطان کولورکتال شناخته می‌شود. در این مطالعه، نقش آلبومین سرم انسانی (HSA) به‌عنوان یک بیوپلیمر پروتئینی و سیستم دارو رسانی ایمن در اتصال به ایرینوتکان مورد بررسی قرار گرفت. پیوند شدن ایرینوتکان بهHSA  به‌کمک روش‌های مختلف مانند فلوئوریمتری، دو رنگ نمایی دورانی (CD)، طیف سنجی فرو سرخ (FT-IR) و داکینگ مولکولی بررسی شد. تجزیه و تحلیل طیف‌های فلوئورسانس نشان داد که ایرینوتکان توانایی خاموش کردن طیف فلوئورسانس ذاتی HSA را از طریق مکانیسم خاموش کنندگی پایا دارا می‌باشد. پارامترهای پیوندی بر پایه معادله تغییر یافته اشترن-ولمر (Stern-Volmer)، برآورد شدند و تغییرات آنتالپی (ΔH^°) و آنتروپی(ΔS^°)  به ترتیب kJ mol⁻¹ 11/19- وJ mol⁻¹ K⁻¹  80/13محاسبه گردید. تجزیه و تحلیل پارامتر‌های ترمودینامیکی اتصال نشان داد که پیوند‌های هیدروژنی و میان‌کنش‌های آب‌گریزعامل اصلی پایدارسازی کمپلکس ایرینوتکان-HSA می‌باشند. آزمایش‌های نشانگرهای رقابتی نشان داد که دارو به جایگاهI  در HSA پیوند می‌شود که با داکینگ مولکولی مورد تایید قرار گرفت. فاصله (r) میان HSA و ایرینوتکان بر پایه تئوری انتقال انرژی غیرتابشی فورستر (Förster) تعیین شد. آنالیز کمی طیف‌های CD فرابنفش-دور و FT-IR نشان داد که ایرینتوتکان موجب القای تغییراتی در ساختارهای دوم و سوم پروتئین شده است.

چکیده گیاه آرتیشو(Cynara scolymus L.)  با نام عمومی کنگر فرنگی، گیاهی چند ساله، علفی و از خانواده گل ستاره ای ها (Asteraceae) می باشد که هم خواص دارویی داشته و هم به عنوان علوفه مورد استفاده قرار می گیرد. به نظر می رسد سن گیاه و زمان برداشت اندام های گیاهی در کمیت و کیفیت محصولات گیاهی و مواد ثانویه آنها نقش مهمی دارد. به منظور بررسی اثر سن مزرعه یا گیاه بر برخی صفات فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و متابولیتهای ثانویه کنگر فرنگی، پژوهشی درقالب طرح کاملاً تصادفی ( با توجه به بررسیهای مقدماتی یکنواختی قطعات مورد مطالعه و نبود تاهمگونی فاحش)، با سه تکرار در مزرعه گیاهان دارویی پژوهشکده فناوریهای نوین زیستی دانشگاه زنجان انجام شد. با توجه به بررسیهای مقدماتی یکنواختی کامل قطعات مورد مطالعه)، دو مزرعه کنگر فرنگی یک ساله و دو ساله به عنوان تیمارهای آزمایش در نظر گرفته شدند. سپس از هرمزرعه، سه کرت به صورت تصادفی انتخاب و نمونه های گیاهی از چند بوته تهیه گردید. نتایج نشان داد، صفاتی مانند وزن خشک برگ، طول و عرض برگ، میزان رنگیزه های کلروفیلی و کاروتنوئیدی، پروتئین های محلول ریشه و کربوهیدرات های محلول ریشه در گیاهان دو ساله بیشتر از یک ساله بودند در حالیکه مقدار پروتئین های محلول برگ، کربوهیدرات های محلول برگ و نیز تعداد متابولیت های ثانویه با افزایش سن گیاه کاهش نشان دادند. ترکیباتی مانند دی متیل بوتادی انیل(18/26 %)، پنتاکوزا دی نوئیک اسید (24/21%)، اینوسیتول (97/10%) و تترامتیل اکتاهیدرونفتالن (61/9%) فراوان ترین ترکیبات تشکیل دهنده عصاره برگ در سال اول و سیلو اینوزیتول (01/59%)، متیل هگزا دکا تترا نوایت (46/20%)، ایزوپروپونیل متانول (2/5%) و گلوکوپیرانوز با 71/4% عمده ترین ترکیبات عصاره برگ گیاه آرتیشو در سال دوم بودند. بطور کلی با توجه به نتایج این تحقیق می توان گفت که سن گیاه اثرات قابل توجهی را بر صفات رشدی، بیوشیمیایی و به خصوص ترکیبات ثانویه گیاه آرتیشو دارد.

چکیده مرزه سهندی یکی از گیاهان خانواده نعناعیان و بومی ایران است که در شمال غرب و غرب کشور پراکندگی دارد.به عنوان ادویه و طعم دهنده مواد غذایی در صنایع کنسرو و نوشابه و فرآوری گوشت استفاده می شوداین گیاه اثرات دارویی داشته،آرام بخش و خواب آور می­باشد، به منظور بررسی ترکیبات اسانس در رویشگاه ارتفاعات  کوه بلقیس واقع در جنوب غرب استان زنجان  پس از انتخاب نمونۀ مناسب گیاهی  کل پیکرۀ رویشی گیاه در مرحلۀ تمام گل گیاه  برداشت و پس از خشک شدن در شرایط سایه اتاق به شکل مخلوط همگن پودر شده و اسانس آن به روش تقطیر با آب استخراج گردید. سپس اجزاء تشکیل دهنده اسانس با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی گازی متصل به طیف نگار جرمی(GC-MS) مورد شناسایی و اندازه­گیری مقدار اجزاء قرار گرفت. نتایج حاصل بیان داشت که اسانس حاصل از پیکرۀ رویشی خشک گیاه دارای رنگ سفید مایل به زرد با بازده 4/3 درصد بود، نتایج نشان داد که اسانس این گیاه در دامنه کوه بلقیس در ارتفاع مورد نظر از 46 ترکیب تشکیل شده است که 22 ترکیب نماینده 61/89 درصد کل اسانس بودند. مهمترین ترکیبات اصلی شناسایی شده و غالب در اسانس عبارتند از:  دی لیمونین(6.54%)، 1و8-سینئول (اکالیپتول) (67/16%)،ال-منتون(12/9)،4-کارن(78/5)، آلفاتریپنول(28/5)،پولگون(94/7) ،کارواکرول(02/6) بودند.یافته­های این پژوهش در خصوص گیاه مرزه سهندی برای اولین بار در زنجان نشان داد که ترکیب شیمیایی این گیاه بسیار پر تعداد و متنوع در شرایط اقلیمی مورد بررسی می باشد.

چکیده زعفران (Crocus sativus L.) یکی از قدیمی ترین گیاهان دارویی و چاشنی در جهان است. لذا به منظور بررسی اثر سن مزرعه بر برخی صفات فیزیولوژیکی و متابولیت‌های ثانویه زعفران، پژوهشی به صورت طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در مزرعه پژوهشی گیاهان دارویی دانشگاه زنجان اجرا گردید. در این پژوهش، سه مزرعه زعفران با سنین زیستی یک ‌‌ساله، دو ساله و پنج ‌ساله به عنوان تیمارهای آزمایش در نظر گرفته شدند. سپس از هر مزرعه، سه کرت به صورت تصادفی انتخاب و صفات مورد نظر اندازه‌گیری شدند. نتایج نشان داد، با افزایش سن مزرعه، وزن تر بوته و وزن خشک کلاله افزایش یافت و در مزرعه با سن پنج ‌سال بیشترین مقادیر از نظر صفات فوق مشاهده گردید در حالیکه میزان پروتئین های محلول، قندهای محلول و رنگیزه های فتوسنتزی کلروفیلی و کاروتنوئیدی در سال اول بیشترین مقدار و در سال پنجم کمترین مقدار را نشان دادند. تعداد ترکیبات ثانویه شناسایی شده با افزایش سن گیاه کاهش نشان داد بطوریکه در زعفران های یک ساله 26 ترکیب و پنج ساله 15 ترکیب شناسایی گردید. در گیاهان یکساله، پروپانوئیک اسید به میزان 05/18 درصد، در گیاهان دو ساله، کامفور سولفونیل‌کلراید (C10H15ClO3S) به میزان 9/37 و در گیاهان مزارع پنج ساله، سیکلو هگزا دی ان کربوکسی آلدهاید با 31/19 درصد عمده ترین ترکیبات تشکیل دهنده عصاره بودند. به طور کلی سن گیاه عامل مهمی در تعداد ترکیبات و نوع و درصد ترکیبات ثانویه موجود در گیاهان زعفران بوده و در موقع برداشت زعفران باید به این موضوع نیز توجه کرد.

چکیده فناوری بذر مصنوعی روشی نوین در زیست فناوری است که به کمک آن بذرهای مصنوعی با استفاده از مواد و فرایندهای مختلف تولید و کپسوله می شوند. این بذرها معمولا از طریق کپسوله کردن بخش های رویشی گیاه یا جنین های سوماتیکی ایجاد می شوند و برای  کپسوله کردن آن‌ها از مواد پلیمری مانند آلژینات سدیم استفاده می شود. یکی از مزیت های این بذرها این است که امکان کشت آسان تر و بهتر برخی گیاهان مخصوصا گیاهانی که شرایط جوانه زنی سخت تر به دلیل خواب یا عوامل محیطی را دارند به ما می دهد. با این حال استفاده از فناوری بذر مصنوعی با چالش هایی همراه است که این چالش ها شامل اثرات روی محیط زیست، هزینه های تولید و مسایل فنی مانند بهبود فرایند کپسوله سازی و کیفیت بذرهای مصنوعی اند. در این مقاله ضمن معرفی بذرهای مصنوعی و روش های تولید، مواد مورد استفاده برای کپسوله کردن و اصول کپسوله کردن مزایا و چالش های وارد بر این بذرها بررسی شده و برخی شرکت های فعال در زمینه بذر مصنوعی و گیاهانی که بذر مصنوعی از آن‌ها تولید شده معرفی شدند تا در بهبود و پیشرفت این فناوری مطالعه شود.

چکیده گیاه دارویی باریجه  با نام علمی Ferula gummosa  یکی از گیاهان دارویی مهم ایران و از گیاهان رو به انقراض دنیا است. یکی از دلایل تهدید ژرم پلاسم باریجه خواب طولانی بذر و قوه نامیه بسیار پایین  و برداشت بی رویه آن می‌باشد. در این تحقیق که در قالب طرح کاملا تصادفی  با 3 تکرار و3 تیمار در پژوهشکده فناوری‌های نوین زیستی دانشگاه زنجان انجام شد جنین های گیاه باریجه توده  استان فارس از بذر ها استخراج شده و  به منظور پیدا کردن بهترین غلظت محیط کشت بر میزان رشد در محیط های MS با غلظت‌های 2/1-4/1و محیط MS کامل کشت شدند. پس از گذشت 30روز صفاتی از قبیل طول گیاهچه، وزن گیاهچه و درصد جوانی‌زنی در هر محیط اندازه‌گیری و باهم مقایسه شدند. نتایج نشان دادند که  میزان رشد این گیاه در محیط‌های با غلظت یک چهارم از محیط موراشیگ و اسکوگ بیشتر  از دو غلظت مورد مطالعه است. با توجه به منابع در دسترس و منتشر شده، نتایج این تحقیق برای اولین بار در موضوع اثر غلظت محیط کشت بر روی شاخص های جوانه زنی و رشد گیاهچه‌ی باریجه گزارش میگردد.

چکیده گرایش روزافزون جوامع بشری به استفاده از داروهای دارای منشأ گیاهی سبب افزایش تقاضای مواد موثره گیاهان دارویـی شـده است. علیرغم پیشرفتهای زیاد در زمینه سنتز مصنوعی مواد موثره گیاهی، هنوز هم استخراج از منابع گیاهی تنها راه دستیابی بـه بسیاری از مواد دارویی ارزشمند است. دسته‌اى از آلکالوئیدها مواد مخدر طبیعى هستند که به عنوان تسکین دهنده و ضددرد شناخته شده‌اند؛ مانند مورفین و کدئین که از خشخاش به دست می‌آیند، متداول‌ترین داروهای ضددرد هستند. در حال حاضر نیاز سالانه کشور به مورفین 30 تن است که با افزایش جمعیت این رقم نیز افزایش می‌یابد. 70 درصد نیاز ایران از طریق واردات کنستانتره پوسته کپسول خشخاش (CPS; Concentrated Poppy Straw)و 30 درصد نیز از شیره تریاک و غیره تأمین می‌شود. حدود 5000 نوع آلکالوئید در 15درصد از گیاهان متعلق بـه 150خـانواده گیاهی شناخته شده که در این بین آلکالوئیدهای تروپانی نظیر هیوسیامین، آتروپین و اسکوپولامین دارای کـاربرد گـسترده‌ای در پزشکی می‌باشند.یکی از موارد عمده مصرف آلکالوییدهای خشخاش در صنایع دارویی، استفاده از آنها در فرآورده‌های ضد درد می‌باشد. امروزه تولید صنعتی آلکالوئیدهای تروپانی از طریق تکنیک‌های نوینی همچون کشت سلول و بافـت گیـاهی، هیبریداسیون سوماتیکی، مهندسی متابولیک، کشت در مقیاس وسیع و تجاری سازی آن با استفاده از بیورآکتورها توجه زیادی بـه خـود جلب کرده است. این مقاله به بررسی آلکالوئیدهای خشخاش و مسیرهای بیوسنتزی آنها می‌پردازد که می‌تواند در روشن کردن مسیر آینده تحقیقات در این زمینه مفید باشد.

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.

چکیده گیاهان دارویی با زندگی انسان‌ها در طول تاریخ همراه بوده است و به عنوان خوراک، علوفه و دارو مورد استفاده قرار گرفته است. یکی از این گیاهان، کرفس کوهی است که از گیاهان اندمیک مناطق زاگرس ایران است که در طی رشد همانند سایر گیاهان دچار برخی از تنش‌های زیستی و غیرزیستی در این مناطق می‌شود. کرفس کوهی مقاوم به تنش‌های دمایی، رطوبتی و خشکی در محل رشد خود است، زیرا طی زمان با شرایط مناطق زاگرس سازش پیدا کرده است. در محل رشد طبیعی این گیاه شوری وجود ندارد. آفات منطقه‌ای در رویشگاه‌های اصلی این گیاه نیز مشاهده شده است. با شناخت شرایط اکولوژیکی محل رویش آن به عنوان الگو گرفتن از طبیعت، می‌توان کرفس کوهی را در شرایط زراعی کشت کرد. گونه‌ای از مینوزهای لکه‌گرد (leucoptera scitella zell)، شته رازیانه (Hyadaphis foeniculi) و لارو شب پره Eupithecia sp. از آفات منطقه‌ای کرفس کوهی به شمار می‌روند. در شرایطی که کرفس کوهی در مزرعه کشت گردد، از مهمترین علف‌های هرز مزارع آن می‌توان به یولاف وحشی (.Avena ludoviciana Dur) ، جو وحشی یا جو موشی (Hordeum murinum L.) ، جو دره (.Hordeum spontaneum C .Koch) ، چاودار وحشی (.Secale cereal L) ، خونی‌واش (Phalaris minor Retz.) ، علف پشمکی (Bromus tectorum L.) ، پنیرک (Malva sylvestris L.) و خارشتر (Alhagi camelorum Fisch) اشاره کرد.

چکیده آنغوزه از گیاهان دارویی مهم تیره چتریان است. آنغوزه در طب سنتی ایران بسیار اهمیت داشته و تقاضای جهانی زیادی برای آن وجود دارد. این گیاه در حوزه داروسازی کاربردهای فراوان دارد و از دیرباز در درمان بیماریها استفاده شده است. نتابج پژوهش‌های انجام شده در این زمینه بیانگر اثرات ضددیابتی، ضدسرطانی، ضدویروسی، ضدباکتریایی و آنتی‌اکسیدانی گیاه آنغوزه است. کاربردهای این گیاه در صنایع غذایی بسیار مورد توجه می باشد به طوری که از این گیاه به عنوان افزودنی، طعم دهنده یا ادویه در تهیه و فرآوری های مختلف غذایی استفاده می‌شود. آنغوزه در صنایع آرایشی - بهداشتی نیز کاربردهای زیاد دارد. اهمیت آنغوزه به دلیل صمغ با ارزشی است که از تیغ زدن ریشه‌ آن به دست می‌آید. در سالیان اخیر بـه دلیل سود قابل ملاحظه حاصل از فروش صمغ، برداشت این گیاه از طبیعت افزایش یافته است و این موضوع خطر انقراض نسل آنغوزه را در پی دارد. صمغ آنغوزه حاوی ترکیبات خاصی است. اسانس از جمله مواد موثره اصلی موجود در صمغ است که پس از استخراج و خالص‌سازی در صنایع دیگر مرتبط استفاده می‌شود. در حال حاضر در ایران صمغ آنغوزه به صورت خام به فروش می‌رسد. امید است با برنامه‌ریزی‌های صحیح و ایجاد صنایع تبدیلی مناسب برای آنغوزه، بتوان ضمن ایجاد اشتغال ارزش افزوده (ارزآوری) خوبی برای کشور ایجاد کرد.