InnCoCells: sintesi dei cosmetici del futuro da piante e colture cellulari

Il progetto InnCoCells

L’obiettivo del nuovo progetto europeo “InnCoCells” (Innovative high-value cosmetic products from plants and plant cells) è realizzare cosmetici sicuri e sostenibili senza ricorrere alla sperimentazione animale, bensì utilizzando piante alimentari e colture di cellule vegetali.

Tale progetto è finanziato dal programma europeo Horizon 2020 con 7,9 milioni di euro. Esso prevede lo studio e l’applicazione di numerose piante per la creazione di cosmetici naturali, tra cui zenzero, basilico, curcuma, kencur, peonia, mirtillo rosso, gelsomino e liquirizia, fino a scarti agricoli e cellule vegetali.

Il progetto InnCoCells è coordinato dal Technical Research Centre of Finland (VTT) e coinvolge 11 Paesi europei, quali Austria, Belgio, Bulgaria, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Lettonia, Lussemburgo, Norvegia e Regno Unito, e 17 enti pubblici e privati.

Per l’Italia sono presenti l’ENEA (Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie, l’Energia e lo Sviluppo Economico Sostenibile) e Arterra Bioscience, un’azienda specializzata in ricerca e sviluppo nell’ambito delle biotecnologie.

Colture in sospensione di cellule vegetali

Le piante sono composte da milioni di cellule e ognuna di queste porta le stesse informazioni genetiche dell’intera pianta. Ciò significa, in linea di principio, che qualunque molecola che può essere prodotta da intere piante, può essere prodotta anche da singole cellule.

Le cellule vegetali possono essere coltivate in ambiente asettico all’interno di beute o bioreattori per produrre estratti o molecole pure (Fig. 1).

*Figura 1 – Colture in sospensione di cellule vegetali.*

Tuttavia, le cellule vegetali indifferenziate coltivate in bioreattori a volte non sono in grado di produrre le stesse molecole delle cellule specializzate presenti nei tessuti della pianta per cui, potrebbe essere necessario aggiungere componenti addizionali al mezzo di coltura per indurre la sintesi desiderata.

Ad esempio, è possibile aggiungere intermedi chimici per favorirne la conversione nelle molecole bersaglio, oppure si possono aggiungere degli elicitori che stimolano le cellule ad attivare le vie metaboliche bersaglio. Un’altra strategia consiste nell’ingegnerizzare le cellule in modo che diano luogo a pathway biochimici differenti.

Il progetto InnCoCells testerà colture cellulari in sospensione (Fig. 2) derivanti da specie diverse di piante al fine di verificare la possibilità di produrre in maniera efficiente le molecole utilizzate come ingredienti in cosmetici.

*Figura 2 – Fotografia al microscopio ottico di cellule di pomodoro.*

La coltivazione aeroponica di InnCoCells

Come si producono colture in sospensione di cellule vegetali? Il primo passo consiste nel tagliare un piccolo pezzo di tessuto vegetale, come parte di una foglia, ed esporlo a un mezzo contenente ormoni vegetali che fanno sì che le cellule tornino a uno stato basale e indifferenziato noto come “callo” (Fig. 3).

*Figura 3 – Fotografia di tessuti callosi di colori diversi dovuti all’impiego di differenti ormoni vegetali.*

A partire dal callo è possibile indurre la produzione di radici e germogli se l’equilibrio ormonale viene nuovamente modificato. In alternativa, le cellule possono essere separate per fare una coltura in sospensione cellulare.

La coltivazione aeroponica (Fig. 4) delle piante consiste nella loro coltivazione in aria, in modo che le radici siano esposte piuttosto che incorporate nel terreno o in un altro mezzo. L’aeroponica è un metodo di coltivazione utile perché molte piante secernono proteine e metaboliti dalle loro radici e queste molecole sono più facili da recuperare se le radici sono esposte.

*Figura 4 – Coltivazione aeroponica di piante.*

Le piante vengono solitamente irrigate applicando acqua e sostanze nutritive al terreno, ma nella coltivazione aeroponica l’acqua e le sostanze nutritive vengono spruzzate sulle radici. Inoltre, l’esposizione all’aria aumenta anche la disponibilità di ossigeno per le radici.

Nel progetto InnCoCells, la coltivazione aeroponica delle piante consentirà di raccogliere gli essudati radicali. Le molecole essudate dalle radici vengono solitamente assorbite dal terreno o disperse in acqua, ma l’aeroponica consente di raccogliere le goccioline di essudato, insieme a tutte le preziose molecole in esse contenute.

Tale strategia permetterà lo studio e la produzione di varie tipologie di essudati radicali al fine di identificare le molecole migliori per la formulazione di innovativi cosmetici biologici.

Produzione sostenibile di cosmetici del progetto InnCoCells

Gli ingredienti presenti nei cosmetici hanno funzioni diverse: troviamo fragranze, coloranti, idratanti, addensanti e stabilizzanti. I più importanti sono quelli per protezione solare, anti-invecchiamento, antirughe, sbiancanti e antimicrobici.

L’obiettivo dei ricercatori coinvolti nel progetto InnCoCells consiste nell’individuazione di dieci specie vegetali dotate di molecole di interesse e lo sviluppo di un processo di validazione della presenza di molecole naturali bioattive nelle piante, verificando l’attività di almeno cinquanta ingredienti.

Venti di questi ingredienti saranno sottoposti a processi di produzione in colture cellulari o piante coltivate in serra, in campo o in condizioni idro-aeroponiche.

Infine, processi e tecnologie innovative saranno sviluppati su scala pilota per la produzione di almeno dieci principi attivi, utilizzando almeno dieci filiere di scarti agricoli. I risultati di InnCoCells saranno condivisi con l’industria cosmetica e gli utilizzatori finali per sviluppare prodotti in grado di soddisfare le richieste di sicurezza e sostenibilità dei consumatori.

Nicola Di Fidio

Sitografia:

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Giuseppe Chindemi (3 aprile 2020, Microbiologia Italia). Il microbiota cutaneo: “amico per la pelle”. Estrapolato da: https://www.microbiologiaitalia.it/batteriologia/il-microbiota-cutaneo-amico-per-la-pelle/
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Bibliografia:

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