Flavonoidien tuottaminen mikro-organismeilla

Abstract

Maailman terveysjärjestö (WHO) on arvioinut, että yli 65-vuotiaan väestön määrä kaksinkertaistuu maailmassa vuoteen 2030 mennessä. Sen myötä ikääntymisestä sekä kroonisista neurologisista sairauksista tulee merkittävä taakka terveydenhuollolle, minkä vuoksi ennaltaehkäisevien ravintoaineiden sekä lääkkeiden kehittäminen on tärkeää. Tämän lisäksi myös väestön alati kasvava kiinnostus terveellisiä elintapoja kohtaan kasvattaa muun muassa antioksidanttien määrän lisäämistä ruokavalioon. Flavonoidit ovat luonnollisesti kasveissa esiintyviä yhdisteitä, joilla on useiden tutkimusten mukaan todettu olevan runsaasti myönteisiä terveysvaikutuksia, mikä perustuu muun muassa niiden antioksidanttiseen, anti-inflammatoriseen ja antimutageeniseen toimintakykyyn. Kiinnostus niiden käyttöön sairauksien ehkäisyssä ja hoidossa on kasvanut runsaasti viime vuosina. Flavonoidien perinteisten tuotantomenetelmien avulla ei pystytä vastaamaan kasvaneeseen kysyntään, minkä vuoksi kehitteillä on uusia tekniikoita, joiden avulla tulevaisuudessa voidaan mahdollisesti tuottaa flavonoideja entistä kestävämmällä, taloudellisemmalla ja turvallisemmalla tavalla. Nämä uudet menetelmät perustuvat muun muassa mikro-organismien käyttöön flavonoidien tuotannossa. Tämän työn tavoitteena on selvittää kirjallisuuteen perehtymällä, miten flavonoideja pystytään syntetisoimaan mikro-organismeissa eri aineenvaihdunnan muokkauksen tekniikoilla, miten tuotannosta saataisiin teollisesti kilpailukykyistä sekä kartoittaa flavonoidien tuotannon tulevaisuudennäkymiä. Mikro-organismien käyttö biotuotteiden syntetisoinnissa on kontrolloitua sekä ulkoisista olosuhteista, kuten paikasta tai ajasta riippumatonta. Lisäksi niiden käytöllä pyritään vähentämään riippuvuutta uusiutumattomista luonnonvaroista muuttamalla petrokemialliset prosessit ympäristöystävällisiksi. Mikro-organismien käyttö perustuu niiden aineenvaihdunnan muokkauksen tekniikoihin. Kiinnostusta aineenvaihdunnan muokkausta kohtaan on herättänyt erityisesti kaupalliset sovellukset, missä kantoja kehittämällä on saatu lisättyä hyödyllisten metaboliittien tuotantoa. Synteettisen biologian tekniikat ovat mullistaneet aineenvaihdunnan muokkausta mahdollistaen biopohjaisen tuotannon perustamisen lukuisissa muokatuissa mikrobeissa. Viime vuosina on onnistuttu rakentamaan yhä useampia ja kehittyneempiä mikrobisolutehtaita syntetisoimaan flavonoideja esimerkiksi niiden suorista esiasteista tai uusiutuvista hiililähteistä. Vielä flavonoidien tuottaminen mikro-organismeissa ei ole kuitenkaan saavuttanut teollista mittakaavaa, mutta tämä monitieteellinen ala kehittyy nopeasti systeemibiologian, synteettisen biologian sekä evolutiivisten tekniikoiden kehittymisen myötä. Metaboliamuokkauksen tekniikat ovat osoittaneet, että tulevaisuudessa mikro-organismien avulla pystytään vastaamaan flavonoidien kasvaneeseen kysyntään, sillä prosesseja on mahdollista tehostaa alkuperäisestä kannansuunnittelusta aina teolliseen tuotantoon asti.