Biotecnologie: il processo di organogenesi

Le biotecnologie, dal momento che possono condizionare la crescita di una cellula vegetale, vanno oltre la semplice produzione di un embrione, grazie ad un processo di ORGANOGENESI: da una singola cellula, senza passare dallo stadio embrionale, si può ricavare una pianta intera; ovvero, da una cellula o da un piccolo gruppo di cellule in un terreno opportunamente formulato si possono sviluppare un fusto con foglie e una radice.

Il processo di organogenesi è molto più rapido del processo di embriogenesi in termini di produttività; da esso si ottiene un prodotto finito, che non richiede altri accorgimenti per essere immesso sul mercato.

L'organogenesi è sconsigliata in un trattamento di miglioramento agronomico; tuttavia, può essere utile per ottenere una pianta intera. L'industria farmaceutica utilizza questo metodo per produrre in vitro metaboliti secondari o per operare delle biotrasformazioni.

La stimolazione al differenziamento tissutale della cellula ha come conseguenza anche un differenziamento sul piano metabolico; per questo, un mancato differenziamento in termini morfologici e funzionali può portare con sé una mancata diversificazione in termini metabolici. In natura, un determinato percorso metabolico è acceso o spento da un condizionamento ambientale; quindi, il biotecnologo fa in modo che la cellula in vitro subisca tale condizionamento nel modo più opportuno per la produzione del metabolita di interesse. Allo stesso tempo, un'adeguata stimolazione permetterà alla cellula di acquisire elementi strutturali, metabolici e funzionali, tali da consentire una produzione massima di principio attivo ed in generale di metaboliti. In altre parole, le biotecnologie, attraverso il processo di organogenesi, fanno in modo che si sviluppino le specifiche strutture secondarie atte a massimizzare la resa dei metaboliti.

Una cellula indifferenziata possiede un piccolo serbatoio per contenere i metaboliti secondari, ovvero un piccolo vacuolo; non possiede tuttavia un differenziamento morfologico tale da poter produrre e contenere una soddisfacente quantità di princìpi attivi; pertanto, tali cellule non sono uno strumento indicato per accumulare le sostanze metaboliche di nostro interesse.

Il compito del biotecnologo non è solo quello di stimolare le cellule, attraverso i costituenti del terreno di coltura, a produrre il metabolita, ma anche quello di far sì che esse acquisiscano, a livello microscopico o istologico e a livello macroscopico, le caratteristiche più adeguate alla produzione e all'accumulo di metaboliti. Per questo motivo le cellule coltivate in vitro spesso devono essere condizionate ad un certo differenziamento, più o meno accentuato, osservabile a livello microscopico ma non macroscopico. Queste cellule assumono le caratteristiche istologiche di una cellula differenziata, ma una forma differente, più lobata; non possiedono inoltre tessuti meristematici, ma strutture secondarie adeguate alla produzione e all'accumulo di metaboliti. Tale cambiamento si percepisce solo a livello microscopico; spesso, all'interno degli ammassi callosi si possono osservare cellule di conduzione, non produttive come quelle che formano la maggioranza delle cellule del callo, ma comunque indice di avvenuto differenziamento. All'interno di una coltura in vitro è possibile trovare degli elementi di differenzazione spuri perché la sua gestione rappresenta un equilibrio molto delicato, frutto di accorgimenti sperimentali. In vitro, comunque, non si escludono anche modificazioni macroscopiche, come la formazione di germogli o radici. Un differenziamento così spinto, ad ogni modo, ha la medesima finalità del miglioramento agronomico; in questo caso si tratterà di specie vegetali che necessitano di un grado di differenziazione maggiore per ottenere un'efficiente produttività di metaboliti secondari in vitro.
L'organogenesi è un mezzo applicabile per migliorare le coltivazioni agronomiche ed ottenere piante intere, ma è principalmente utilizzato per migliorare la produttività di una coltura in vitro in termini di princìpi attivi. Ad esempio, la droga dell'Echinacea angustifolia è costituita solo dalla sua parete ipogea; quindi, inducendo in vitro un differenziamento cellulare indirizzato ai tessuti dell'apice, è possibile che nelle cellule del callo vengano attivati quei processi metabolici ed enzimatici che in natura producono i metaboliti di interesse farmaceutico. Ancora una volta viene ricreato in vitro quello che accade in natura.


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Ultima modifica dell'articolo: 24/12/2015