Este documento describe las estrategias para producir metabolitos secundarios de plantas in vitro, como fármacos y colorantes. Tradicionalmente, estos compuestos se extraían de plantas silvestres o cultivadas, pero su acumulación es lenta y variable. Ahora es posible cultivar células vegetales para producir estos compuestos de manera más eficiente y sostenible. El documento explica métodos como la selección de líneas celulares productivas, la ingeniería genética para aumentar el flujo metabólico hacia el compuesto deseado

1. Producción de
metabolitos
secundarios in vitro.
CLAUDIA AGUDELO
DANIEL CASTRO.

2. Las plantas son fuente de una variedad de compuestos químicos, conocidos
como metabolitos secundarios, utilizados como fármacos, pesticidas,
colorantes, saborizantes y fragancias, entre otros.
Comúnmente, estos compuestos se extraen de plantas silvestres o
cultivadas
Desventajas:
 Su acumulación en las plantas es baja y lenta.
 Está regulada espacial y temporalmente. Es decir, ocurre en células,
órganos y tejidos específicos, en fases determinadas del ciclo de vida de
la planta, bajo condiciones estacionales o de estrés (Verpoorte, 2002).
 Puede existir alta variabilidad entre poblaciones e inclusive entre
individuos.
 En el caso de plantas silvestres, su explotación comercial está basada en
la recolección de material en su hábitat natural, frecuentemente
incluyendo la raíz, lo que ha provocado que muchas estén amenazadas
o en peligro de extinción.
 El aprovechamiento de estos compuestos ha estado determinado por la
capacidad de diseñar procesos de extracción efectivos para las
moléculas de interés.
 Durante la última mitad del siglo XIX surgió la alternativa del cultivo de
células vegetales para obtener estas moléculas sin necesidad de utilizar
la planta completa.

3. Importancia y clasificación.
Sustancias
alelopáticas
como
fitoalexinas o
disuasorios
nutritivos ;
funcionan como
defensa contra
herbívoros,
virus, hongos,
bacterias.
Los metabolitos
secundarios son
compuestos
derivados del
metabolismo
primario pero de
limitada
distribución en el
reino de las
plantas.
Los
compuestos
fenólicos como
los flavonoides
realizan una
función como
protectores de
rayos
ultravioletas.
son una fuente
importante de
principios
activos de
medicamentos y
de valiosos
productos
químicos.
En países
desarrollados
el 25% de los
medicamentos
son derivados
de plantas.
Mundialmente
existe un 44%
de nuevos
medicamentos
basados en
productos
naturales.

4. Producción de medicamentos
P. Naturales
Origen Natural
Copias Sinteticas.
Anticancerìgenos
Contra Enf. Infecciosas.60%
11%
24%
9%

5.  Ejemplos:
 Alcaloides aislados de Physostigmatis semina usados para
contraer la pupila, a diferencia de los Alcaloides aislados de
Atropa belladona que la dilatan.
 Glucósidos cardíacos de las especies de Strophantus efectivos
como estimulantes del corazón.

 La Aspirina, utilizada como analgésico y para prevenir infartos y
trombos, derivado del Ácido Salicílico que se encuentra
naturalmente en las especies del género Salix.

 Las propiedades de las especias, condimentos, infusiones y
bebidas como el café, el té y el chocolate, aromas, saborizantes y
estimulantes se les atribuyen a metabolitos secundarios
farmacológicamente activos, como los alcaloides cafeína, teofilina
y teobromina

6.  Selección y el mejoramiento de la línea celular:
Se recomienda utilizar una parte de la planta donde se halla observado acumulación del metabolito de interés, una vez
establecido el cultivo de células vegetales comúnmente se observa alta variabilidad genética , y se hace necesario
seleccionar clones con alto ritmo de crecimiento y producción de compuesto de interés.
Esta estrategia ha sido favorable para la obtención de pigmentos en cultivos de Lithospermum erythrorhizon donde se
encontraron clones con un alto incremento de shikonina (Fujita, 1984)
 Ingenierías genética y metabólica 3 tipos:
1. Incremento del flujo por la ruta biosintética: se insertan promotores fuertes a las enzimas de la ruta lo que conlleva
a una sobreexpresión de la misma y posteriormente un aumento en la producción del metabolito de interés, pero la
perturbación del metabolismo puede llegar a disminuir la viabilidad celular.
2. Incrementar el número de células productoras a través de la manipulación de la diferenciación celular, pero resulta
muy complicada debido a que apenas se ha podido lograr la diferenciación en Raíces, y para lograr la diferenciación
en otro tipo de células especializadas hasta el momento resulta muy complejo y de poca aplicación industrial.
3. Inhibir la degradación de productos provocando un descenso en el metabolismo, lo que se busca es lograr la
inhibición de las enzimas relacionadas con la degradación del metabolito de interés. (43. Yeoman y Yeoman, 1996)
Este resultado también se puede conseguir mediante la utilización de la tecnología de ARN antisentido.
ESTRATEGIAS Y TECNOLOGIAS DESARROLLADAS PARA INCREMENTAR LA
PRODUCCIÓN DE METABOLITOS SECUNDARIOS DE INTERÉS