بهينه‌سازي كشت سلولي و افزايش توليد برخي متابوليت‌هاي ثانويه دارويي تحت تاثير امواج فراصوت دركشت سلولي فندق (Corylus avellana L.)

Improvement of cell culture media and taxane production in suspension culture of Corylus avellana by low-intensity ultrasound

فراصوت مي­ تواند اثرات گوناگوني برسيستم‌هاي زنده بر جاي گذارد. از مهم‌ترين اين اثرات افزايش توليد متابوليت­ هاي ثانويه دارويي در سيستم­ هاي كشت سلولي مي­باشد. امروزه تاكسان ها به عنوان يك دسته از متابوليت­ هاي ثانويه مهم دارويي در درمان بسياري از سرطان ها شناخته شده اند.اين تركيبات دارويي ابتدا از گياه سرخدار استخراج گرديدند .در تحقيق اخير كشت سلولي گياه فندق در محيط بهينه LSبه عنوان منبع مناسب توليد تاكسان ها معرفي مي‌شود. همچنين در اين تحقيق سلول­ هاي جداكشت فندق در معرض امواج با توان خروجي mW/ cm24 با فركانس ثابتkHz 29/44در زمان ­هاي متفاوت4،20،8و40 دقيقه قرار گرفتند. بر اساس نتايج بدست آمده امواج فراصوت با انرژي پايين در زمان­هاي كوتاه تابش،باعث افزايش زيتوده و تاكسان­هاي مورد مطالعه (تاكسول، باكاتين و 10- داستيل باكاتين III) گرديد. با توجه به افزايش قابل توجه ميزان تاكسان­هاي درون سلولي مي توان گفت كه امواج فراصوت با القاي مسيرهاي بيوسنتزي آنها باعث افزايش سنتز اين تركيبات در سلول­هاي فندق گرديده است. افزايش ميزان فعاليت آنزيم فنيل آمونيالياز ( ژن مرتبط با بيوسنتز تاكسان ها) تحت تاثير فراصوت مويد اين فرض مي باشد.

Low-intensity ultrasound is known as a physical elicitor with a variety of biological effects on living cells. However, little information is available on the use of ultrasound in order to enhance biological processes. The present study was undertaken to clarify the effects of Low-energy ultrasound on the cell growth and secondary metabolites biosynthesis in suspension-cultured Coryllus avellana cell. Taxol, an anticancer drug which is usually extracted from Taxus sp., has been isolated from Coryllus avellana cells as well. The cells were grown in a modified LS medium and were exposed to ultrasound at power density of 4 mW/ cm2 for 4 to 40 min. Sonication of the cells for 20 min remarkably increased the yields of three major taxanes, i.e., paclitaxel, 10-deacetyl baccatin, and baccatin III (up to 6.07, 2.76, and 1.7 mg/kg, respectively). Enhancement of phenylalanine ammonialyase was also observed in ultrasound-treated cells. The results showed that the applied ultrasound had no significant effect on cell growth but, interestingly resulted in the increase of taxol biosynthesis by the cells. According to the results elicitation of Coryllus avellana with ultrasound can be suggested as a successful strategy for increase of the production of desired secondary metabolites.