Colture vegetali in vitro come
sistema biotecnologico per la
produzione di composti bioattivi
Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
Corso di laurea triennale in Scienze Biologiche
Candidata: Giovanna Monticelli
Relatore: Alessio Valletta
Roma
26 Novembre 2015
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METABOLITI VEGETALI DI INTERESSE INDUSTRIALE
o Metaboliti
farmacologicamente attivi
o Metaboliti
per ottenimento di energia
Cyanobacteria
Datura stramonium
Chlorophyta
Bacillariopyta
Formula di struttura dell’iosciamina
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TECNICHE PER LA PRODUZIONE DI
METABOLITI SECONDARI
ESPIANTI
ELICITORE
ABIOTICO
Ultrasuoni
CALLO
SOSPENSIONI CELLULARI
ELICITATE
METABOLITI SECONDARI
ELICITORE
BIOTICO
Rhizopus stolonifer
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SPECIE DI INTERESSE
o COLTURE DI
Taxus baccata
o COLTURE ETEROTROFICHE
ALGALI
Chlorella protothecoides
Acido linoleico
Taxolo
Acido docosaesenoico
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SPECIE DI INTERESSE
o COLTURE DI Taxus baccata
MECCANISMO D’AZIONE
Il taxolo è una molecola complessa…
Inibisce la depolimerizzazione
della tubulina, provocando il
blocco della mitosi, e impedisce
così la proliferazione delle
cellule tumorali
…anche la semi-sintesi chimica
risulterebbe troppo dispendiosa!!!
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SPECIE DI INTERESSE
o COLTURE DI Taxus baccata
METABOLITI
SECONDARI
SOSPENSIONI CELLULARI
ELICITATE
ESPIANTI
CALLO
CELLULE IMMOBILIZZATE
BIOREATTORE
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SPECIE DI INTERESSE
o COLTURE DI Taxus baccata
WAVE
STIRRED
Convenzionale,
ad agitazione meccanica
Non convenzionale,
con agitazione ad onda
AIRLIFT
Non convenzionale,
ad agitazione per circolazione d’aria
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SPECIE DI INTERESSE
o COLTURE DI Taxus baccata
BIOREATTORE STIRRED
Contenuto di PACLITAXEL
in cellule immobilizzate:
43,43 mg/L a 16 giorni
Contenuto di BACCATINA III
in cellule immobilizzate:
5,06 mg/L a 8 giorni
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SPECIE DI INTERESSE
o COLTURE DI Taxus baccata
BIOREATTORE AIRLIFT
Contenuto di Paclitaxel in
• cellule immobilizzate:
12,03 mg/L a 24 giorni
• cellule in sospensione:
6,94 mg/L a 24 giorni
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SPECIE DI INTERESSE
o COLTURE ETEROTROFICHE ALGALI
SVANTAGGI
VANTAGGI
• Coltivazioni più economiche
• Bassa diffusione di luce
• Maggiore biomassa algale
• Contaminazioni aeree
• Sfruttamento di terreni di basso valore
• Condizioni meteorologiche locali
Vasca raceway
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SPECIE DI INTERESSE
o COLTURE ETEROTROFICHE ALGALI
REGIME DI CRESCITA
MIXOTROFICO
AGGIUNTA DI CARBONIO
ACETATO
AUMENTO DI
BIOMASSA
GLUCOSIO
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SPECIE DI INTERESSE
o COLTURE ETEROTROFICHE ALGALI:
ACCUMULO DI LIPIDI
FATTORI:
• Temperatura
• pH
• Squilibri nutrizionali
• Regime di crescita
• Età della coltura
• Ceppo specifico
Crypthecodinium cohnii
• Prima Fase: divisione cellulare esponenziale  diminuzione di sostanze nutritive
• Seconda Fase: blocco crescita  trasformazione di zuccheri in lipidi
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SPECIE DI INTERESSE
o COLTURE ETEROTROFICHE ALGALI:
PRODUZIONE DI BIODIESEL
In Chlorella protothecoides:
quantità di lipidi pari al 50%
del peso secco
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CONCLUSIONI:
Le colture in vitro :
 Ottima alternativa all’estrazione diretta
 costi più bassi della sintesi chimica
ancora in fase di sperimentazione…
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