مفاعل حيوي حزازي

المفاعل الحيوي الحزازي هو مفاعل حيوي ضوئي يُستخدم في زراعة وتكاثر الحزازيات. وعادةً ما تستخدم المفاعلات الحيوية الحزازية في الزراعة الجزيئية لإنتاج البروتين المؤشب باستخدام الحزازيات المعدلة وراثيًا.

والحزازيات هي كائنات ضوئية ذاتية التغذية رخيصة للغاية تم الاحتفاظ بها في المختبر لأغراض بحثية منذ بداية القرن العشرين.Hohe, A., R. Reski (2005): From axenic spore germination to molecular farming: one century of bryophyte in vitro culture. Plant Cell Rep. 23, 513-521. 

تم تطوير أول مفاعلات حيوية حزازية للنموذج الحي فيسكوميتريلا باتينت في التسعينيات، حتى تتماشى مع معايير السلامة المتعلقة بمعالجة الكائنات المعدلة وراثيًا، وللحصول أيضًا على كتلة حيوية كافية للأغراض التجريبية.Reutter K, Reski R (1996) Production of a heterologous protein in bioreactor cultures of fully differentiated moss plants. Plant Tissue Cult Biotechnol 2:142–147  

 المبدأ الوظيفي 

تستخدم المفاعلات الحيوية الحزازية في زراعة الحزازيات في مزرعة معلقة في وسط سائل هائج وهوائي. وتُحفظ المزرعة تحت الإضاءة، في درجة حرارة وقيمة أس هيدروجيني ثابتتين. يحتوي وسط المزرعة - الذي يكون غالبًا أقل ما يمكن - على جميع المغذيات والمعادن اللازمة لنمو الحزازيات.Hohe, A., R. Reski (2005): Control of growth and differentiation of bioreactor cultures of Physcomitrella by environmental parameters. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 81, 307-311. 

ولضمان تحقيق أقصى معدلات النمو، يتم الاحتفاظ بالحزازيات في مرحلة الخيط الأولي البروتونيما عن طريق التمزيق الميكانيكي المستمر، باستخدام شفرات دوارة على سبيل المثال.Decker, E.L., R. Reski (2004): The moss bioreactor. Curr. Opinion Plant Biol. 7, 166-170  وبمجرد أن تصل كثافة المزرعة إلى حدٍ معين، يساعد نقص المواد المغذية وزيادة تركيز الهرمونات النباتية في الوسط على تمايز البروتونيما وتحولها إلى نبات مشيجي يافع. وعند هذه النقطة يجب أن يتم تخفيف المزرعة بوسط جديد؛ إذا كان من المتوقع استخدامها مرة أخرى.

ويمكن أن يتكيف هذا المبدأ الأساسي مع مختلف أنواع وأحجام المفاعلات الحيوية، طبقًا للنتيجة المرغوبة. فعلى سبيل المثال، قد تتكون غرفة الزراعة من عمود أو أنبوب، أو أكياس بلاستيكية قابلة للاستبدال.Homepage of greenovation GmbH, showing various types of moss bioreactors:   

 إنتاج المواد الصيدلية الحيوية 

تم بالفعل إنتاج العديد من المواد الصيدلية الحيوية باستخدام المفاعلات الحيوية الحزازية.Eva L. Decker, Ralf Reski (2008): Current achievements in the production of complex biopharmaceuticals with moss bioreactors. Bioprocess and Biosystems Engineering 31(1), 3-9  وبشكل مثالي، يمكن تنقية البروتين المؤشب من وسط المزرعة.Baur, A., R. Reski, G. Gorr (2005): Enhanced recovery of a secreted recombinant human growth factor using stabilizing additives and by co-expression of human serum albumin in the moss Physcomitrella patens. Plant Biotech. J. 3, 331-340  ومن أمثلة هذا الأسلوب الإنتاجي؛ عامل البروتين إتش: وهو جزيء يعمل كجزء من جملة المتممة البشرية. وترتبط العيوب الموجودة في الجين المتماثل ببعض الأمراض البشرية مثل أمراض الكلى واضطرابات الشبكية الشديدة. وتم إنتاج عامل البروتين إتش المؤشب النشط حيويًا في المفاعل النووي الحزازي للمرة الأولى في عام 2011.Büttner-Mainik, A., J. Parsons, H. Jérome, A. Hartmann, S. Lamer, A. Schaaf, A. Schlosser, P.F. Zipfel, R. Reski, E.L. Decker (2011): Production of biologically active recombinant human factor H in Physcomitrella. Plant Biotechnology Journal 9, 373-383. 

 انظر أيضًا 
 مفاعل حيوي طحلبي

 المراجع 

تصنيف:تقانة حيوية
تصنيف:مفاعلات حيوية