marta00002 bmp

w-k    Ci->rcrujk.

y'*,

Wacław Orczyk

Samodzielna Pracowania Inżynierii Komórkowej i Transformacji 1HAR vr Radzikowie druk za zgodą Redakcji „Postępy Nauk Rolniczych”

Wstęp

Rośliny są naturalnym źródłem wielu substancji wykorzystywanych do celów innych niż spożywcze. Długa i zróżnicowana lista obejmuje między innymi farmaceutyki, substraty do syntezy chemicznej oraz materiały konstrukcyjne i włókna W tej grupie są również modyfikowane genetycznie rośliny ozdobne. Cechy użytkowe roślin były od dawna dostosowywane do potrzeb człowieka. Biorąc pod uwagę różnorodność odmian skuteczność tych działań była, i jest, ogromna. Możliwości oferowane przez biologię molekularną i inżynierię genetyczną pozwalają otrzymać rośliny o cechach zupełnie nowych, często takich, które nie istnieją w tej grupie organizmów.

Białka terapeutyczne lub diagnostyczne (biofarmaceutyki)

Obecnie większość rekombinowanych białek diagnostycznych lub terapeutycznych jest produkowana w komórkach zwierzęcych lub bakteryjnych Zaletą pierwszego z tych systemów jest prawidłowa obróbka potranslacyjna, która jest koniecznym warunkiem właściwej aktywności końcowego produktu. Główne wady to niska wydajność, wysoki koszt utrzymania fermentorów oraz duża wrażliwość na warunki kultury Wykorzystanie mikroorganizmów do wytwarzania białek eukariotycznych, jakkolwiek tańsze, wymaga przeprowadzenia właściwej obróbki potranslacyjnej, która dodatkowo podnosi koszt końcowego produktu Wytwarzanie biofarmaceutyków w roślinach pozwala połączyć zalety obydwu systemów, tj. prawidłowej obróbki potranslacyjnej z niskimi kosztami wytwarzania. Użycie roślin eliminuje możliwość zarażenia patogenami pochodzenia zwierzęcego (w tym wirusami i prionami) lub endotoksynami mikrobiologicznymi. Dodatkowo pozwala na stosunkowo łatwą i tanią zmianę skali produkcji w celu dostosowania jej do aktualnego zapotrzebowania na rynku.

Biofarmaceutyki wytwarzane w roślinach rflogą być zbierane i przechowywane w zamrożonym lub wysuszonym materiale roślinnym z niewielkimi stratami aktywności biologicznej. Niektóre substancje mogą być podawane ludziom lub zwierzętom w celach terapeutycznych bez wcześniejszej ekstrakcji i oczyszczania, co dodatkowo znacznie upraszcza technologię i obniża końcowe koszty Wszystkie te elementy powodują, że całkowite koszty wytwarzania białek terapeutycznych w roślinach mogą być od 20 do 50 razy niższe od kosztów z użyciem E. coli i do 1000 razy niższe w porównaniu z systemami zwierzęcymi. W grupie funkcjonalnych białek, które mogą być wytwarzane w roślinach znajdują się szczepionki, przeciwciała, biofarmaceutyki, hormony, cytokininy, komponenty krwi, enzymy farmaceutyczne i enzymy przemysłowe. Wybrane przykłady tych białek wraz z ich potencjalnym zastosowaniem przedstawiono w tabeli 1.

„Złoty ryż”

Problem niedożywienia w krajach rozwijających się dotyczy w równym stopniu niedoboru żywności, jak i deficytu pewnych substancji, w tym m.in. żelaza i witaminy A. Dobrym przykładem tego, jak genetycznie modyfikowane rośliny mogą służyć rozwiązaniu tego problemu jest otrzymany w zespole Ingo Potrykusa w „Złoty ryż" Określenie to pochodzi od pomarańczowo-żółtego koloru ziarniaków ryżu akumulujących karotenoidy, w tym najważniejszy z nich a-karoten. Ich biosynteza stała się możliwa dzięki czterem dodatkowym enzymom, których geny wprowadzono do ryżu. Przekształcały one obecny w ryżu prekursor karotenu w końcowy produkt a-karoten. Otrzymanie ryżu o podwyższonej zawartości zelaza wymagało zwiększenia samej zawartości tego pierwiastka oraz poprawienia jego resorpcji w czasie trawienia. Wprowadzenie genu fasoli kodującego ferrytynę pozwoliło na syntezę tego białka w endospermie i w konsekwencji doprowadziło do 2,5-krotnego wzrostu zawartości żelaza