تغيير تركيب محيط كشت به‌عنوان يك راهكار بيوتكنولوژيكي در افزايش سنتز پودوفيلوتوكسين در كشت سلولي Linum album Ky. ex Boiss.

Feeding as a biotechnological approach for improvement of podophyllotoxin production in Linum album Ky. ex Boiss. cell culture

Linum album Ky. ex Boiss.، یكی از گونه‌های انحصاری در ایران است كه تركیب‌های لیگنانی مهمی را ازجمله پودوفیلوتوكسین (PTOX) تولید می‌كند. این تركیب پیش‌ساز سه نوع داروی مهم ضدسرطان به نام‌های تنیپوساید، اتوپوساید و اتوپوفوز می‌باشد. سنتز شیمیایی این تركیب‌ها بسیار پیچیده است و از نظر تجاری تولید آن مقرون به‌صرفه نیست. در افزایش سنتز پودوفیلوتوكسین از راهبردهای گوناگونی مانند تغییر رژیم غذایی، بكار بردن الیسیتور، مهندسی ژنتیك و غیره استفاده می‌شود. بهینه‌سازی محیط كشت یكی از راهبردهای مهم در افزایش متابولیت‌های ثانویه در كشت سلولی است. با توجه به اهمیت زیاد پودوفیلوتوكسین به‌عنوان تركیب پیش‌ساز سه نوع داروی مهم ضدسرطان، در این تحقیق تأثیر نسبت‌های مختلف آمونیوم و نیترات در محیط كشت بر رشد سلول‌ها و برخی متابولیت‌های ثانویه ازجمله تولید پودوفیلوتوكسین و فعالیت آنزیم كلیدی فنیل‌آلانین آمونیالیاز (PAL) بررسی شد. میزان رشد سلول‌ها در نسبت 2:1 نیترات به آمونیوم نسبت به تیمارهای دیگر افزایش معنی‌داری داشت. بیشترین میزان تركیب‌های فنلی و فلاونوییدی در نمونه كنترل بدست آمد كه كمترین میزان وزن تر را داشت و بیشترین مقدار فلاونول در نسبت 2:1 آمونیوم به نیترات مشاهده شد. بیشترین میزان سنتز پودوفیلوتوكسین در نسبت 3:1 آمونیوم به نیترات ایجاد شد. همچنین بیشترین میزان فعالیت آنزیم PAL به‌ترتیب در سه نمونه 2:1 و 3:1 نیترات به آمونیوم و 3:1 آمونیوم به نیترات ایجاد شد. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت كه تغییر تركیب محیط كشت یك فاكتور مؤثر در افزایش سنتز متابولیت‌های ثانویه در سلول‌های L. album بود.

Linum album Ky. ex Boiss., one of the endemic species in Iran, produces lignans such as podophyllotoxin (PTOX). This compound is precursor for three important anticancer drugs including etoposide, teniposide and etopophose. Chemical synthesis of these compounds is very complicated and this process is not economical. Improvementof PTOX production is possible by different strategies such as feeding, elicitation, genetic engineering, etc. Medium optimization is one of the strategies for increasing the production of secondary metabolites in cell culture. Regarding the remarkable value of PTOX as a precursor for three important anticancer drugs, in this study, the effect of different ratios of NH4+/NO3- in MS medium on cell growth and some of the of secondary metabolites including PTOX biosynthesis and phenylalanine ammonia-lyase (PAL) activity were investigated. Results indicated that the cell growth was significantly increased when treated with 2:1 ratio of NO3/NH4+. The most phenolic and flavonoid content was obtained in control culture, having minimum biomass production. The 2:1 ratio of NH4+/NO3- resulted in highest production of flavonols. The highest production of PTOX was achieved by 3:1 ratio of NH4+/NO3-. Meanwhile, the highest PAL activity was observed in 2:1 and 3:1 ratio of NO3/NH4+ and 3:1 ratio of NH4+/NO3-, respectively. Therefore, it can be concluded that changing nutrient diet is an effective factor increasing the secondary metabolites in L. album.