למקסם את השיטות של תמציות צמחים

למקסם את השיטות של תמציות צמחים
כבר בשנות ה-80 התגלה שכאשר צמחים נדבקו בחיידקים, וירוסים או פטריות, הם היו מייצרים חומצה סליצילית במקום הפגוע. לאחר מכן מסתובבת חומצה סליצילית בצמח, ומעוררת ייצור של חומרים מגנים בצמח. כעת, מדענים ערכו ניסויים בגירויים שונים ב-1600 צמחים, והוכיחו שכל צמח מייצר קבוצה שונה של חומרים. למרבה המזל, נמצאו 24 תרכובות שעשויות להיות בעלות השפעות אנטי-גידוליות ו-20 תרכובות בעלות השפעות אנטי-מיקרוביאליות. אחת מהתרכובות הללו יכולה להרוג את סטפילוקוקוס, אחד החיידקים הנפוצים הגורמים לדלקת ריאות ואלח דם.
המדען האמריקאי Ruskin et al. המציא שיטה פשוטה להפקת מרכיבים צמחיים ללא שימוש בתמיסות אורגניות. התכונה הייחודית שלו היא שהוא משתמש בצמחים כדי להפריש או לעורר אותם באופן מלאכותי לייצר רכיבים רפואיים מסוימים ולחלץ אותם ביעילות. שיטה זו של סינתזה של תרופות תואמות בהתאם לצרכי האנשים חוסכת זמן ומאמץ, ויש לה תשואה גבוהה ותפוקה מובטחת.
מדענים שמו לב; צמחים משתמשים בשורשים הענקיים שלהם כדי לספוג חומרים מזינים ולקבע את עצמם באדמה. שורשיו של דונם של שיפון מסתכמים באורך של 140 מיליון קילומטרים, שהם ארוכים יותר מהמרחק מכדור הארץ לשמש. יתרה מכך, בניגוד לחלקים מעל הקרקע של צמחים, המוגנים על ידי קוצים או ממברנות שעווה, שורשי הצמחים מותקפים בקלות על ידי מיקרואורגניזמים וחרקים.
לכן, שורשי הצמחים יכולים לייצר רק כמה כימיקלים כדי להתנגד לנזק חיצוני. לפני מספר שנים, Ruskin et al. החל ללמוד כיצד להשתמש בשורשי צמחים כדי לספוג כימיקלים מזיקים לטיהור האדמה. מאוחר יותר, הוא פנה ללמוד כיצד להשתמש בשורשי צמחים כדי לייצר ולבקר חומרים שימושיים. הרעיון המחקרי שלהם הוא לעורר את השורשים של צמחים עם פטריות או חיידקים, מה שגורם לצמחים להפריש כמה כימיקלים כדי להרוג את המיקרואורגניזמים האלה. תוצאות הניסוי מאשרות כי תכנית זו היא ריאלית.
לאחר מכן, הם הבינו שניתן להשתמש בטכניקות גידול ללא אדמה כדי לגדל צמחים במים המכילים חומרים מזינים, כך שהכימיקלים המסונתזים על ידי השורשים יופרשו למים. מיצוי החומרים הללו בעלי ערך רפואי מהמים היה הרבה יותר פשוט מהפקתם מממיסים אורגניים.
היתרון של שיטת מיצוי זו הוא שבגלל ששורשי הצמחים מייצרים רק כמה מאות תרכובות, היא הרבה יותר פשוטה לתפעול בהשוואה לאלפי החומרים שמייצר הצמח כולו. מדענים שקלו ויישמו את השימוש בצמחים מהונדסים גנטית לייצור חלבונים הדרושים לבני אדם, אשר יהיו בעלי יישומים נרחבים ברפואה.
כיום, טכניקות הנדסה גנטית משמשות בדרך כלל ליצירת חלבונים מתאי חיידקים או בעלי חיים, אך תהליך ייצור החלבון הוא מורכב מאוד, ולאחר הייצור, חלבונים צריכים לעבור שינוי על ידי סוכרים ושומנים כדי להפוך לפעילים. "לחלבון זה המסונתז על ידי חיידקים או תאי בעלי חיים יש לעתים קרובות פעילות מועטה, ואפילו גרוע מכך, החדרת חלבונים הטרוגים אלה לגוף יכולה גם לעורר תגובה חיסונית."
עם זאת, חלבונים המסונתזים מצמחים דומים מאוד לחלבונים אנושיים, וגם טיהור של חלבונים אלו יהיה תהליך פשוט מאוד. חוקרים ערכו ניסויים על ידי חיבור הגן לאנזים השליה האנושי, גן לאנזים חיידקי וגן חלבון פלואורסצנטי של מדוזה עם רצף ה-DNA של פפטיד אות המקודד את הרשת האנדופלזמית (אות שמפריש חלבונים לרשת האנדופלזמית, אשר יכול להיות רק מופרשים לאחר עיבוד), והעברתם לטבק.
התוצאות הראו ש-80 אחוז מהתוצרים של שלושת הגנים הללו הופרשו למצע התרבות דרך שורשי הטבק. אם בעתיד ניתן יהיה להפיק חלבון סינתטי זה באופן רציף ממדיום תרבות, היתרונות הכלכליים שלו יהיו משמעותיים.
כעת רסקין ועמיתיו מתמקדים במציאת אנטיביוטיקה ותרופות נגד גידולים. הם מקווים לקבל תרופות לסוכרת ומחלות לב וכלי דם בעתיד. למרות שיש לשפר את השיטה הנוכחית להפקת תרופות צמחיות, יש לאמת את התרכובות המופקות בפירוט לשימוש קליני. עם זאת, כמה מומחים מאמינים כי מדובר ברעיון חדש לפיתוח תרופות חדשות באמצעות צמחים, שעשוי לפתוח דף חדש בפרמקולוגיה