ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΟΡΙΑΚΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΗ ΜΕΤΑΠΟΙΗΣΗ ΓΕΩΡΓΙΚΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ

Transcript

1 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΟΡΙΑΚΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΗ ΜΕΤΑΠΟΙΗΣΗ ΓΕΩΡΓΙΚΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ Δημήτριος Κουρέτας Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήματος Βιοχημείας-Βιοτεχνολογίας Πανεπιστημίου Θεσσαλίας

2 Τα φυτά αποτελούν ιστορικά τη σημαντικότερη πηγή για την ανίχνευση νέων φαρμακευτικών ουσιών παρά την τεράστια πρόοδο που έχει συντελεστεί στη χημική σύνθεση νέων φαρμάκων. Από τα 520 νέα φάρμακα που εγκρίθηκαν τη δεκαετία , το 39% ήταν φυσικά προϊόντα ή προέρχονταν από φυσικά προϊόντα. Οι λόγοι για τους οποίους τα φυτικά προϊόντα εξακολουθούν να παρουσιάζουν φαρμακευτικό ενδιαφέρον είναι οι εξής:

3 Οι περισσότερες κατηγορίες φαρμάκων που χρησιμοποιούνται σήμερα είτε περιέχουν φυτικά προϊόντα είτε η σύνθεσή τους έχει βασιστεί στη χημική δομή φυσικών προϊόντων, όπως τα περισσότερα αντιβιοτικά, ανοσοκατασταλτικά και αντικαρκινικά φάρμακα.

4 Για τα περισσότερα φάρμακα που έχουν συντεθεί χημικά έχουν βρεθεί φυτικά προϊόντα με ανάλογη δράση (π.χ. κάποια φλαβονοειδή είναι αγωνιστές στη θέση της βενζοδιαπίνης του υποδοχέα GABAA, δηλαδή έχουν δράση ανάλογη της διαζεπάμης).

5 Πολλά φυτικά προϊόντα έχουν ως στόχους τους σημαντικά βιολογικά μόρια για τα οποία δεν έχουν ακόμα αναπτυχθεί χημικά φάρμακα. Τα περισσότερα φυσικά προϊόντα είναι μικρού μοριακού βάρους και άρα μπορούν εύκολα να απορροφηθούν και να μεταβολιστούν από τον ανθρώπινο οργανισμό.

6 Τα φυτικά είδη υπολογίζονται σε περισσότερα από , αλλά μόνο ένα μικρό ποσοστό τους έχει μελετηθεί για την εύρεση βιολογικά δραστικών ουσιών. Η αναγνώριση νέων φυσικών συστατικών αυξάνεται κατά περίπου το χρόνο και πιστεύεται ότι κάθε σημαντικό βιολογικό μόριο του ανθρώπινου οργανισμού αποτελεί στόχο για τουλάχιστον μία φυτική ουσία.

7 Τα φυσικά προϊόντα είναι ιδιαίτερα σημαντικά για την ανίχνευση φαρμάκων που χρησιμοποιούνται για την καταπολέμηση του καρκίνου, τη σημαντικότερη αιτία θανάτου στις αναπτυγμένες χώρες. Το 60% των νέων αντικαρκινικών φαρμάκων την περίοδο ήταν φυσικής προέλευσης. Τα φυτικά συστατικά με αντικαρκινική δράση δρουν με διάφορους μηχανισμούς.

8 Για παράδειγμα αναστέλλουν τη δράση ενζύμων που είναι απαραίτητα για τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων, όπως την τοποϊσομεράση (π.χ. camptothecin), την πολυμεράση, την τελομεράση, τις κυκλοοξυγενάσες Ι και ΙΙ. Επηρεάζουν την έκφραση γονιδίων (ογκογονιδίων και ογκοκατασταλτικών γονιδίων) αναστέλλοντας/επάγοντας τη δράση ενζύμων που δρουν ως μεταγωγείς σήματος, όπως διάφορες πρωτεϊνικές κινάσες, φωσφατάσες, την αποκαρβοξυλάση της ορνιθίνης.

9 Αναστέλλουν την αγγειογένεση, μία διαδικασία σημαντική για την ανάπτυξη και τη μετάσταση των καρκινικών όγκων, και επάγουν επιλεκτική απόπτωση στα καρκινικά κύτταρα αφήνοντας ανεπηρέαστα τα υγιή κύτταρα.

10 Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα φυτά που περιέχουν συστατικά με αντικαρκινική δράση και αποτελούν μέρος της δίαιτας, όπως φρούτα και λαχανικά. Η κατανάλωση τέτοιων φυτών μπορεί να δρα προληπτικά στην εμφάνιση του καρκίνου όπως έχει αποδειχτεί από επιδημιολογικές μελέτες. Παραδείγματα φυτικών συστατικών που βρίσκονται στα παραπάνω φυτά είναι τα φλαβονοειδή, τα πολυφαινολικά οξέα, τα καροτενοειδή, οι ταννίνες κ.α. που δρουν κυρίως ως αντιοξειδωτικά με αποτέλεσμα να προστατεύουν τον οργανισμό από το οξειδωτικό στρες.

11 Οξειδωτικό στρες είναι η ανισορροπία ανάμεσα στην παραγωγή ελευθέρων ριζών και στους μηχανισμούς αντιοξειδωτικής άμυνας του οργανισμού. Οι ελεύθερες ρίζες είναι πολύ δραστικά μόρια που μπορούν να προκαλέσουν βλάβες σε βιολογικά μακρομόρια όπως στα λιπίδια, τις πρωτείνες και στο DNA αυξάνοντας έτσι τον κίνδυνο για εμφάνιση καρκίνου αλλά και άλλων ασθενειών όπως καρδιοπάθειες κλπ.

12 ΜΕΘΟΔΟΙ ΓΙΑ ΤΟΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟ ΑΝΤΙΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗΣ / ΑΝΤΙΚΑΡΚΙΝΙΚΗΣ ΔΡΑΣΗΣ ΦΥΤΙΚΩΝ ΕΚΧΥΛΙΣΜΑΤΩΝ Εκτίμηση αντιοξειδωτικής δράσης (DPPH)( Αναστολή κυτταρογενετικών βλαβών σε καλλιέργειες λεμφοκυττάρων (χρωματιδιακές ανταλλαγές, SCE s) Αναστολή μεταλλάξεων σε βακτηριακά κύτταρα (Ames test)

13 Αναστολή βλαβών σε απομονωμένο DNA Αναστολή της δράσης ενζύμων που εμφανίζουν αυξημένη δραστηριότητα σε καρκινικά κύτταρα (τοποϊσομεράση, τελομεράση, πολυμεράση, αποκαρβοξυλάση της ορνιθίνης κ.α.)

14 INTERNATIONAL HERALD TRIBUNE Greece s grapes and olives are being studied for their life-saving properties By Yvette Varvaressou Extracts from domestic plant varieties seem to be effective in the prevention of cancer Greek varieties of grapes and olives appear to contain extracts that could help prevent cancer, according to promising research carried out at the University of Larissa over the past few years. Demetrios Kouretas, who is associate professor at Larissa University and is directing research at the physiology and toxicology laboratory at the university s Department of Biochemistry-Biotechnology, spoke to Kathimerini English Edition this week about the encouraging nature of the group s work, the results of which are to be presented at conferences in Greece later this year. Work carried out abroad has shown the benefits of food products including red wine, tea and soya. Here we have a number of different species which have not been studied, yet are interesting, said Kouretas. Our country is blessed with thousands of pharmaceutical plants and little is known about the activity of their constituents, he said. Kouretas explained that plant-derived chemicals play an important role in the so-called chemo-prevention of cancer. It has been demonstrated that many plant-derived substances or plant extracts from tea, grapes, olive leaves and so on have a profound beneficial effect in cancer models in experimental animals. The same has been shown in epidemiological studies in humans.

15 Ames test (blm) % αναστολή % 6060% 42% 42% 0 0,3 3 6 μεθανολικό εκχύλισμα Μανδηλαριάς (mg/τριβλίο) % αναστολή/επαγωγή % 57% 0 0,3 3 6 μεθανολικό εκχύλισμα Ασσύρτικου (mg/τριβλίο)

16 DPPH 50 % αναστολή Μεθανολικό εκχύλισμα Μανδηλαριάς (συγκ πολυφαινολών σε μμ) 120 % αναστολή Μεθανολικό εκχύλισμα Ασσύρτικο (συγκ πολυφαινολών σε μμ)

17 Η χρήση φυσικών συστατικών ως φαρμακευτικών ουσιών παρουσιάζει σημαντικό οικονομικό ενδιαφέρον καθώς για παράδειγμα το 1999 τα 10 από τα 20 φάρμακα με τις μεγαλύτερες πωλήσεις στις Η.Π.Α. ήταν φυσικής προέλευσης και οι συνολικές τους πωλήσεις ανέρχονταν περίπου στα 16 δισεκατομμύρια ευρώ.

18 Η Ελλάδα λόγω της ιδιομορφίας του κλίματος, και του εδάφους παρουσιάζει μεγάλη ποικιλομορφία στη χλωρίδα της. Τα ελληνικά είδη φυτών που έχουν καταγραφεί ξεπερνούν τα 6.500, από τα οποία τα είναι ενδημικά. Ενώ η Γερμανία με έκταση τριπλάσια της Ελλάδας έχει είδη και 6 ενδημικά και η Αγγλία με έκταση διπλάσια έχει είδη και 16 ενδημικά.

19 Δηλαδή η Ελλάδα παρουσιάζει ένα συγκριτικό πλεονέκτημα στην καλλιέργεια φαρμακευτικών φυτών και για το λόγο αυτό το υπουργείο Γεωργίας στοχεύει στην αύξηση των καλλιεργειών των φαρμακευτικών φυτών από τα στρέμματα που είναι σήμερα στα μέχρι το Επίσης στο πλαίσιο υλοποίησης του Γ ΚΠΣ έχουν υποβληθεί 10 επενδυτικά σχέδια, συνολικού προϋπολογισμού 16,74 εκατομμυρίων ευρώ, που αφορούν την παραγωγή, τη μεταποίηση και την επεξεργασία φαρμακευτικών φυτών.