Κατασκευή «βιο-εργοστασίων» για παραγωγή φυσικών προϊόντων στο ΤΕΙ Κρήτης
Τα μέλη της ερευνητικής ομάδας του Εργαστηρίου "Βιοχημείας & Βιοτεχνολογίας Φυτών” της Γεωπονικής Σχολής (Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων) του ΤΕΙ Κρήτης κατάφεραν, στα πλαίσια του ερευνητικού προγράμματος ΘΑΛΗΣ-ΤΕΙ ΚΡΗΤΗΣ (MIS380210), μέσα από μια καλά σχεδιασμένη προσέγγιση, `να χρησιμοποιήσουν κύτταρα φιλικών για το περιβάλλον μικροοργανισμών για την παραγωγή φαινολικών φυσικών ενώσεων με τελικό προϊόν τη βιο-ενεργή ένωση, υδροξυτυροσόλη (ΥΤ). Η ΥΤ, που παράγεται και από την ελιά, αλλά σε μικρές και μη εκμεταλλεύσιμες ποσότητες, είναι μια πολύ ελκυστική φυσική ένωση στην οποία αποδίδονται εξαιρετικές φαρμακευτικές ιδιότητες.
Μεταξύ των ευεργετικών ιδιοτήτων που αποδίδονται στην ΥΤ είναι, α) η ικανότητα της να αποσβένει τη δράση των ελευθέρων ριζών και κατά συνέπεια να δρα σαν ισχυρό αντιοξειδωτικό, β) η ικανότητα της να μειώνει το ρίσκο για την εμφάνιση στεφανιαίας νόσου και της αθηροσκλήρωσης, γ) η ικανότητα της να εμποδίζει την οξείδωση της χαμηλής πυκνότητας λιποπρωτεϊνών (LDL) (αύξηση «καλής χοληστερόλης»), δ) ή συμβολή της στον σχηματισμό και στην διατήρηση της υγείας των οστών και η χρήση της σαν ιαματικό στην θεραπεία από τα συμπτώματα της οστεοπόρωσης, και ε) η ικανότητά της να αναστέλλει την ανάπτυξη φυτικών και ανθρώπινων παθογόνων βακτηρίων και μυκήτων.
Η τελευταία ιδιότητα που αφορά στην αναστολή ανάπτυξης φυτοπαθογόνων μικροοργανισμών αποτέλεσε στόχο αυτού του ερευνητικού έργου και περαιτέρω διερεύνησης της δυνατότητας παραγωγής της ΥΤ από εναλλακτικές πηγές με στόχο την εν δυνάμει αξιοποίηση στην φυτοπροστασία. Η ΥΤ είναι μια σχετικά απλή ένωση, που πρόσφατα πιστοποιήθηκε και κατατάχθηκε μεταξύ των ευεργετικών φαινολικών ενώσεων του ελαιόλαδου με τον κανονισμό 432/2012 (Ευρωπαϊκός Κανονισμός/ EC Regulation 432/2012).
Η περιεχόμενη στους ιστούς της ελιάς υδροξυτυροσόλη έχει εκτιμηθεί και βρέθηκε σε συγκέντρωση 5,8 mg για κάθε κιλό περικαρπίου ενώ η συγκέντρωση στο ελαιόλαδο εκτιμήθηκε από 1,38 mg έως 7,94 mg για κάθε κιλό. Ενώ κανείς θα περίμενε το ελαιόλαδο να περιέχει πολύ μεγαλύτερες ποσότητες υδροξυτυροσόλης, αυτή χάνεται με τα υπολείμματα των ελαιοτριβείων λόγω του γεγονότος ότι δεν είναι ιδιαίτερα λιποδιαλυτή και άρα δεν περιέχεται στο έλαιο που προκύπτει από τις διεργασίες της ελαιοτρίβισης Επιπρόσθετα, η διαδικασία ανάκτησης και απομόνωσης της από τα υπολείμματα εμπλέκει την χρήση οργανικών διαλυτών ιδιαίτερα τοξικών για τον περιβάλλον.
Οι προαναφερθείσες ιδιότητες της ΥΤ, μαζί με το γεγονός ότι είναι μια ένωση με εξαιρετικά υψηλή εμπορική αξία που ξεκινάει από 2.700 € ανά gr (τιμές 2015), λόγω της μοναδικής πηγής της από φυτικούς ιστούς, κατέστησαν το συγκεκριμένο μόριο πάρα πολύ ελκυστικό για το σχεδιασμό μιας στρατηγικής βιοσύνθεσης του με χρήση βιοτεχνολογικών μέσων. Αν και ο τρόπος με τον οποίο συντίθεται το συγκεκριμένο μόριο στο δέντρο της ελιάς (βιοσυνθετικό μονοπάτι) δεν ήταν πλήρως τεκμηριωμένος, στα πλαίσια του προγράμματος ΘΑΛΗΣ ΤΕΙ ΚΡΗΤΗΣ, προτάθηκε, και τελικά επιτεύχθηκε η μεταφορά ενός βιοσυνθετικού μονοπατιού για την σύνθεση της υδροξυτυροσόλης σε μικροοργανισμούς (βακτήρια, σακχαρομύκητα), αξιοποιώντας γενετικό υλικό από διάφορες πηγές (φυτικής και βακτηριακής προέλευσης).
Η επιλογή των μικροοργανισμών, και κυρίως βακτηρίων E. coli, για την χρησιμοποίηση τους ως «βιοεργοστάσια» (βιολογικά συστήματα για την παραγωγή της ένωσης) έγινε γιατί αποτελούν πολύ εύχρηστους οργανισμούς στη συνθετική βιολογία επειδή μπορεί να αναπτύσσονται πολύ γρήγορα κάτω από απόλυτα ελεγχόμενες συνθήκες.
Στο εν λόγω έργο, ο στόχος επιτεύχθηκε και η συγκέντρωση της καινοτομικά παραγόμενης υδροξυτυροσόλης στο θρεπτικό υπόστρωμα των βακτηριακών καλλιεργειών Ε. coli, έφτασε τα 157 mg ανά λίτρο καλλιέργειας. Αν και η συγκεκριμένη παραγωγή της υδροξυτυροσόλης δεν θεωρείται μικρή, υπάρχει σημαντικό περιθώριο για την βελτιστοποίηση της και ήδη η ομάδα δραστηριοποιείται προς αυτή την κατεύθυνση.
Το έργο αυτό, ΘΑΛΗΣ-ΤΕΙ ΚΡΗΤΗΣ (MIS380210) υλοποιήθηκε με χρηματοδότηση από το ΕΣΠΑ 2007-2013 με τη συγχρηματοδότηση της Ελλάδας και της Ευρωπαϊκής Ένωσης (http://excellence.minedu.gov.gr/thales/el). Αξίζει να σημειωθεί ότι το Πρόγραμμα “ΘΑΛΗΣ” αφορά στην Ενίσχυση της Διεπιστημονικής Έρευνας και Καινοτομίας. Η υλοποίηση του έργου έγινε από το Εργαστήριο Βιοχημείας και Βιοτεχνολογίας Φυτών του ΤΕΙ Κρήτης, και υπό τον συντονισμό του ΤΕΙ Κρήτης και του επιστημονικού υπευθύνου καθηγητή κ. Φίλιππου Βερβερίδη. Εκτός από την ομάδα του ΤΕΙ Κρήτης στο πρόγραμμα αυτό συνεργάστηκαν οι ομάδες από τους ακόλουθους φορείς:
Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, με Επιστημονικό Υπεύθυνο τον Επικ. Καθηγητή Κων/νο Βλαχονάσιο,
Ινστιτούτο Εφαρμοσμένων Βιοεπιστημών στη Θεσσαλονίκη, με Επιστημονικό Υπεύθυνο τον Ερευνητή Α’ Αντώνη Μακρή,
Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθήνας, με Επιστημονική Υπεύθυνο την Επικ. Καθηγήτρια Αναστασία Ταμπακάκη, και
Μεσογειακό Αγρονομικό Ινστιτούτο Χανίων, με Επιστημονικό Υπεύθυνο αρχικά τον Τακτικό Ερευνητή Παναγιώτη Κεφάλα (απεβίωσε δυστυχώς στην αρχή του έργου) και κατόπιν αντικαταστάθηκε από τον Ερευνητή του Ινστιτούτου Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας – ΙΜΒΒ, αποσπασμένο στο ΜΑΙΧ, Μιχάλη Αϊβαλιώτη.
Η συντονιστική ομάδα του Έργου κατάφερε τελικά να ολοκληρώσει το συγκεκριμένο έργο μέσα από τις πολύ δύσκολες συνθήκες που διαμορφώθηκαν στο χώρο της έρευνας κατά την πορεία υλοποίησης του έργου. Φιλοδοξία όλων των εμπλεκομένων ερευνητών που παραμένουν ενεργοί, είναι η διάχυση των αποτελεσμάτων που βρίσκονται ακόμα σε εργαστηριακό επίπεδο και η αξιοποίηση τους άμεσα από την βιομηχανία φαρμάκων και αγροδιατροφής.
Εργαστήριο Βιοχημείας και Βιοτεχνολογίας Φυτών του ΤΕΙ Κρήτης
Το Εργαστήριο Βιοχημείας και Βιοτεχνολογίας Φυτών επικεντρώνει την τρέχουσα ερευνητική του δραστηριότητα μεταξύ άλλων, σε θέματα που αφορούν στην ανάλυση και στην κατανόηση των μηχανισμών βιοσύνθεσης και ρύθμισης των φυσικών προϊόντων (δευτερογενών μεταβολιτών), εντοπίζοντας αποτελεσματικά στόχους για την παραγωγή φυτοχημικών με υψηλή προστιθέμενη αξία, με εφαρμογή στην Αγροτική Βιομηχανία, την Τεχνολογία Τροφίμων και την Φαρμακοβιομηχανία. Ο στόχος είναι η ανάπτυξη μεθοδολογίας για την φθηνή παραγωγής τους. Περαιτέρω δραστηριότητες που αφορούν το Εργαστήριο Βιοχημείας και Βιοτεχνολογίας Φυτών μπορείτε να βρείτε στην ιστοσελίδα http://pbbl.teicrete.gr.
