5. SẢN XUẤT DƯỢC CHẤT BẰNG NUÔI CẤY TẾ BÀO Ở CÁC NƯỚC CÔNG NGHIỆP NGHIỆP
Sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ sinh học trong nuôi cấy mô và tế bào thực vật giúp nhân giống các cây trồng có giá trị và tách chiết các hóa chất quý hiếm mang lại nhiều ý nghĩa về mặt thương mại. Phương pháp này sẽ mở rộng và tăng khả năng thu hồi các hóa chất giá trị có nguồn gốc thực vật, một sự thay thế từ quy mô nông nghiệp truyền thống lên quy mô công nghiệp trong sản xuất các hợp chất thứ cấp (Dicosmo và Misawa 1995).
Kỹ thuật nuôi cấy tế bào được khởi xướng từ cuối những năm 60 của thế kỷ 20 như là một công cụ hữu ích để nghiên cứu và sản xuất hợp chất thứ cấp thực vật. Kỹ thuật này được phát triển với mục tiêu cải thiện hiệu suất các sản phẩm có hoạt tính sinh học. Ưu điểm của chúng là có thể cung cấp sản phẩm một cách liên tục và đáng tin cậy dựa trên những lý do sau:
- Tổng hợp các hợp chất thứ cấp có giá trị diễn ra dưới sự điều khiển các yếu tố môi trường nuôi cấy, độc lập với khí hậu và điều kiện đất trồng
- Phủ định ảnh hưởng sinh học đến các sản phẩm là hợp chất thứ cấp trong tự nhiên (vi sinh vật và côn trùng)
- Có thể chọn lọc các giống cây trồng cho nhiều loại hợp chất thứ cấp khác nhau
- Với việc tự động hóa điều khiển sự sinh trưởng của tế bào và điều hòa quá trình chuyển hóa, chi phí có thể giảm và lượng sản phẩm tăng lên. Bên cạnh đó, những kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy nuôi cấy tế bào huyền phù của thực vật cũng được sử dụng để sản xuất các sản phẩm protein tái tổ hợp (Fisher và cs 1999). Đối với các nước đang phát triển việc xuất khẩu cây dược liệu hoặc sản phẩm chiết xuất từ chúng có thể không tồn tại dài lâu. Lý do là chẳng bao lâu nuôi cấy tế bào sẽ trở thành một nguồn cung cấp thương phẩm các dược chất có nguồn gốc thảo mộc . Kỹ thuật tiến bộ về nuôi cấy tế bào đang được triển khai ngày càng rõ ràng ở các nước công nghiệp tiên tiến.
Sản phẩm công nghiệp đầu tiên từ nuôi cấy tế bào là là shikonin được tập đoàn công nghiệp hóa dầu Mitsui (Nhật) sản xuất. Shikonin cũng là một vị thuốc dân tộc Nhật Bản dùng làm thuốc chống viêm. Năm 1983, Mitsui thông báo về quá trình phát triển kỹ nghệ sản xuất công nghiệp chất shikonin bằng nuôi cấy tế bào trong thùng lên men loại nhỏ 750 lít. Thành công bước đầu là chọn được một dòng tế bào tích lũy shikonin gấp mười lần nhiều hơn so với nguồn nguyên liệu tự nhiên ở cây
Lithospermum erythrozhizon (koshikon) và xây dựng phương pháp hai giai đoạn để sản xuất shikonin từ nuôi cấy tế bào.
Tuy nhiên, có năm vấn đề quan trọng hạn chế kỹ thuật nuôi cấy tế bào cho mục tiêu thương phẩm đối với một số chất có giá trị cao:
- Chọn được dòng thực sự có năng suất cao.
- Điều khiển được tế bào tạo ra chất quan tâm. Gen mã hóa các sản phẩm hóa học đó thường chỉ hoạt động ở những điều kiện rất đặc biệt.
- Nhiễm khuẩn và nhiễm nấm vì tế bào thực vật sinh trưởng chậm , xử lý kháng sinh cũng gây ra hậu quả cho sinh trưởng và tạo hoạt chất.
- Sản phẩm không tập trung vì tế bào thực vật không tổng hợp chuyên một sản phẩm thứ cấp mà thường là kèm một số chất khác nữa.
- Nuôi cấy tế bào thay đổi vì những biến động trong tương tác các gen khác nhau và dòng năng suất kém có thể lấn át toàn bộ nuôi cấy.
Mặc dù vậy, những đột phá trong kỹ thuật nuôi cấy tế bào (ví dụ nuôi cấy rễ tơ) cho thấy trong tương lai gần bất cứu hóa chất công nghiệp nào có nguồn gốc thực vật cho dù đó là dược liệu , thuốc nhuộm hay chất màu thực vật đều có thể sản xuất trong các nồi phản ứng sinh học.