植物幹細胞とその応用：市販製品に特に重点を置く

1 Amity Institute of Pharmacy、Amity University、Noida、ウッタルプラデーシュ201313、インド

2トルコ、イズミル、エーゲ大学植物学部

概要

cistancheの茎

序章

植物幹細胞は、分裂組織に存在する本質的に未分化の細胞であり、活力と、後にさまざまな部分や組織に分化する前駆細胞の安定した供給を提供します（Batygina2011）。 植物の幹細胞の2つの重要な供給源は、頂端分裂組織と外側分裂組織です（Dodueva et al.2017）。 これらの細胞の特徴は、自己複製と分化した細胞を作成する能力です（Xu and Huang2014）。 植物幹細胞は老化や老化の過程を経ず、分化して特殊な細胞と特殊化されていない細胞を形成します。 これらは順番に任意の臓器や組織に発展する可能性があります。 したがって、植物幹細胞は全能性細胞と呼ばれます。 そのような細胞は再生する可能性があり、それによって種の生涯で新しい器官の形成をもたらします（Dinneny and Benfey2008）。 植物幹細胞は適応の一形態ですが、その不動性のために、植物が危険でストレスの多い刺激に対抗することは困難です。 幹細胞は、植物が過酷な外的条件に耐え、植物の生命を維持するのに役立つとの仮説が立てられています（Sena2014）。 これらの細胞は、その作用（表1）（Crespi and Frugier 2008; Kretser 2007; Sablowski 2007; Verdeiletal。2007;Vijan2016）または場所（表2）（BäurleandLaux 2003; Byrne et al .2003; Stahl and Simon 2005）。

培養中の植物幹細胞の増殖

植物の幹細胞の維持に寄与する重要な要因のいくつかが知られています。 これらには、哺乳動物と同様の方法で幹細胞の微小環境および後成的制御から伝達される信号が含まれます（WeigelandJürgens2002）。 成熟した植物幹細胞は、まったく新しい植物に再生することができる全能性幹細胞で構成されています。 植物組織培養の技術は、植物の代謝物を収穫する目的で、培養中にまったく新しい植物または組織または特定の種類の単一細胞の形成をもたらす植物幹細胞増殖のプロセスに焦点を当てています（Sang et al.2018 ）。 この技術は、環境の制約に関係なく、無菌条件下での植物材料の生産を標準化するために使用されます。 ほぼすべての植物組織を使用して組織培養を開始できます（Takahashi and Suge1996）。 培養のために得られた組織材料は外植片と呼ばれ、その切断面は新しい細胞に必要な領域を提供します。 これは、創傷治癒反応に似ています。 細胞はさらに脱分化し、正常な植物細胞の特徴を失い、カルスと呼ばれる無色の細胞塊を形成します。ここで、幹細胞は分裂組織の細胞に匹敵します。 カルス細胞は、液体培養で個々の細胞または小細胞クラスターとして培養され、より高い収量が得られます（Imseng et al.2014; Pavlovic and Radotic 2017; Perez-Garcia and Moreno Risueno 2018）。 植物からの幹細胞の増殖と抽出のプロセスに含まれるさまざまなステップと技術を図1に示します。

アンチエイジングカンカニクジュヨウ

植物幹細胞の可能性

化粧品の新たなトレンドには、ミラビリスジャラパとインディアングーズベリーフルーツのフィランサスエンブリカに由来する植物ベースの複合体からなるアンチエイジングクリームが含まれます（Choi et al.2015）。 これらに加えて、特定のペパーミントベースのヘアケア製品も、植物細胞培養の技術を使用して得られます（Barbulova and Apone2014）。 一部の製品は、植物とヒトの幹細胞ベースの成分の組み合わせで構成されており、トロポエラスチンはヒト胚性幹細胞に由来する成分です。 多くの化粧品メーカーは、自社製品に幹細胞技術を使用していると主張しています（Schmid et al.2008）。 プロのスキンケア化粧品は、生きている植物幹細胞ではなく、植物幹細胞からの抽出物の活性誘導体で構成されています。 したがって、滑らかで引き締まった肌などの主張されている効果は、植物抽出物中の抗酸化物質の存在によるものです（Schmid et al.2008）。 抗酸化化合物や抗炎症化合物などの重要な植物成分は、ブドウ（Vitis vinifera）、ライラック（Syringa vulgaris）、スイスのリンゴ（Uttwiler spatlauber）などのさまざまな植物に含まれています。 これらの抽出物を含む化粧品は、紫外線による損傷に対して光防護作用を発揮することができます（Reisch2009）。 アントシアニンやクルクミンなどの果物ベースの抗酸化化合物は、それぞれブドウやターメリックに含まれていますが、リンゴの幹細胞は、カロテノイドやフラボノイドなどの植物栄養素が豊富であると考えられています（Prhal et al.2014）。 トマト（Solanum Lycopersicum）、果樹園のリンゴ（Malusdomestica）、生姜（Zingiber of canale）、クラウドベリー（Rubus chamaemorus）、エーデルワイス（Leontopodium nivale）、アルガンの芽など、他のいくつかの植物源が現在化粧品として開発されています。 （Argania Spinosa）など（Georgiev et al.2018; Tito et al.2011; Fu et al.2001）。

植物と動物の幹細胞の比較

幹細胞は未分化細胞のグループであり、さまざまな特殊な細胞を形成することができるため、マスターキーとして機能します。 このような細胞は、成長と組織生成に不可欠です。 哺乳類では、幹細胞の最大の欠点は、特殊な細胞が元の未分化状態に戻れないことです。 この制限は、外部操作なしで元の状態に戻ることができる植物幹細胞の場合に克服されます。 植物は、幹細胞を補充するために自然な再プログラミングプロセスを実行します（Heidstra and Sabatini2014）。 哺乳類の幹細胞システムと植物の幹細胞システムのタンパク質は性質が異なりますが、相互作用の仕方に大きな類似点が見られます。 たとえば、幹細胞が互いに強めたり弱めたりするプロセス（Zubov 2016; Greb and Lohmann 2016）。 動物細胞は、外部操作の結果として幹細胞状態に戻ることに対して脆弱です。 ただし、このプロセスには、特定のタンパク質の濃度を上げるなどの手順が含まれるため、非常に繊細で複雑になります。 動物細胞と比較して植物細胞の操作が容易になる理由についてより良い洞察を得ることにより、ヒトにおける細胞再プログラミングの臨床的可能性を改善することができます（You et al.2014）。 数式は、幹細胞の進化の過程でタンパク質間で発生する相互作用、および幹細胞形成のプロセスに関連するタンパク質と遺伝子間で発生する相互作用の分析を実行するための効果的なツールとして利用できます（Sablowski 2004）（図2）。

植物幹細胞v/s植物幹細胞抽出物

多くの化粧品メーカーは、実際には幹細胞抽出物を含み、生きている幹細胞を含まないのに、自社の製品には幹細胞が含まれていると主張しています。 用語は、化粧品メーカーによる主張の観点から重要な要素です。 メーカーによる「植物幹細胞」の主張を洞察するためには、化粧品の成分を理解する必要があります。 これには、原始細胞から抽出された幹細胞の使用が含まれる場合があります（Lohmann2008）。 さまざまなスキンケア製品や化粧品製造会社が、さまざまな目的で幹細胞技術を使用していると主張して製品を販売しています。 そのような例の1つは、アンチエイジングセラム、ライトニングクリーム、ライトニングクレンザー、ローションなどの一連の製品を備えたImage Skincareです（Draelos、2012年）。 さらに、Dermaquest幹細胞3D HydraFirm血清、ペプチド眼硬化血清などの特定の幹細胞製品は、クチナシ（Gardenia jasminoides）、エキナセア（Echinacea purpurea）、ライラック（Syringa）などの植物に由来する幹細胞を含むことを確認して販売されています。尋常性）およびオレンジ（Citrus sinensis）（Barbulova and Apone 2014）。 スキンケアで使用される植物幹細胞に関する研究ベースのデータからの科学的証拠は、皮膚保護剤、老化防止剤、およびしわ防止剤としての可能性を示しています。 しかし、化粧品の処方に使用される幹細胞はすでに死んでいます。 幹細胞からの抽出物は、活性幹細胞と同じように作用することができません。 滑らかでしっかりした肌の武装した利点は、抗酸化物質や幹細胞からの活性抽出物などの他の有益な植物製品の存在によって発生します。 幹細胞からすべての本物のポジティブな結果を得て、スキンケア製品で説明されているアプリケーションに従って機能させるには、幹細胞を活性細胞として組み込む必要があり、化粧品の処方にそのまま残す必要があります（Reisch2009）。

抗炎症性シスタンシュ抽出物

ヒト幹細胞を保護するアプリケーション

臍帯に存在する血液から抽出された細胞は、倫理的に受け入れられているヒト由来の幹細胞の供給源です。 Uttwiler spatlauber種からの幹細胞の抽出物が研究され、2つの異なる研究で臍帯血から得られた幹細胞の成長に対するその効果が観察されました。 最初の研究は、抽出された細胞がヒト幹細胞の増殖活性に及ぼす影響を観察するために設計されました。 効果は濃度依存性であることが観察された。 2番目の実験は、適切な波長の光源としてUV光を照射する技術を使用して、幹細胞をストレスのある環境に保つことによって実施されました。 増殖培地のみで培養された細胞の50％が死んだのに対し、Uttwiler spatlauberからの幹細胞の抽出物の存在下で培養された細胞は、生存率の点でわずかな損失しか経験しなかったことがわかった（ Schmid et al.2008）。

線維芽細胞における老化の兆候の逆転

老化は、50回（約）分裂した後、細胞がそれ以上分裂する能力を失う自然なプロセスとして説明されています。 ただし、老化は、損傷した細胞DNAに対する矯正反応などの根本的な外傷の結果として、細胞のライフサイクルの早い段階で発生することもあります。 早期老化は、組織再生のプロセスに不可欠であるため、特に幹細胞に当たる場合、残虐行為と見なすことができます。 線維芽細胞に基づいて、早期老化を実証および予防するための細胞モデルが開発されました。 過酸化水素で2時間処理した後、細胞に老化の典型的な兆候が観察されました。 このモデルは、Uttwiler spatlauberからの幹細胞の抽出物の老化防止活性を確立するために開発されました（図3）（Schmid et al.2008）。

孤立した毛包の老化を遅らせる

人間の髪の毛包は、顕微解剖のプロセスによって、美容整形手術後に残された皮膚の断片から分離されます。 この目的のために、成長期に存在する毛包が使用されます。 毛包は、分化した細胞だけでなく、表皮およびメラノサイト起源の幹細胞の共培養の自然なモデルを模倣するミニ器官のシステムと比較することができます。 これらの卵胞は増殖培地に保存され、14日間伸長させられます。その後、卵胞細胞は老化の段階に入るか、アポトーシスのプロセス、つまりプログラム細胞死を起こします。 血液循環が不足しているため、孤立した毛包は長期間生きて成長することができません。 しかし、壊死の過程を遅らせる原因となる活動を決定するために、孤立した毛包がテストされます（図4）（Schmidetal。2008;Nishimuraet al.2005）。

しわ防止効果

PhytoCellTec™マルスドメスティカの抗しわ活性は、4週間の期間で実施された臨床試験中に確立されました。 2％のPhytoCellTec™Malusdomestica抽出物を構成するクリームを1日2回カラスの足に投与しました。 しわの深さは、クリームの効果を決定するために、設定された時間間隔の後にPRIMOSシステムを使用して分析されました。 カラスの足の部分のデジタル写真は、クリームの投与前に撮影され、研究の終わりに撮影されたものと比較されました。 PhytoCell TecTMMalusdomesticaクリームの塗布は、2週間後、その後4週間後にしわの深さを著しく減少させることが報告されました。 被写体の3D写真を作成して比較することで効果を発揮できます。 しわ防止作用は、デジタル写真でも観察できます（図5）（Schmid et al.2008; Sengupta et al.2018）。

カンカニクジュヨウエキスの利点：アンチエイジング

市販品

植物からさまざまな抽出技術で得られた幹細胞抽出物は、現在、日常の化粧品（消費者が日常的に使用している）の製造とプロのケア化粧品の両方に使用されています。 これらは、植物ニチニチソウから得られる有効成分であるアルブチンなどの美白剤、およびベニバナやC.tincoriusから得られる味わいなどのさまざまな植物学的色素です。 スイスで栽培されている希少種のリンゴから得られた幹細胞は、優れた貯蔵特性を持っていることが観察されています。 培養リンゴ幹細胞のこの抽出物は、高圧ホモジナイゼーション下での植物細胞溶解を含む抽出プロセスの後に得られました（Oh and Snyder 2013; Trehan et al.2017）。 スイスのブフスにある化粧品会社MibelleAGBiochemistryは、ヒト線維芽細胞を培養し、Uttwiler spatlauber幹細胞の2％抽出物で培養したこれらの細胞でcDNA損傷の特徴的な症状を誘発する実験を行いました。 これらの幹細胞は、細胞の増殖と成長に不可欠なさまざまな遺伝子のアップレギュレーションを引き起こし、ヘメオキシゲナーゼとして知られる必要な抗酸化酵素の発現を刺激することにより、皮膚線維芽細胞の老化プロセスを逆転させることができました{{5} }。 この実験はまた、臍帯血に由来する幹細胞の寿命を延ばし、生存率を高める効果を確立しました

孤立した人間の毛包の（Schmid et al.2008）。 有能な生産方法を使用して開発された別の製品には、クラウドベリー（Rubus chamaemorus）細胞が含まれていました。 この場合、定着したカルスからのバイオリアクターとRubus chamaemorusの浮遊培養が使用され、ムラシゲとスクーグはキネチンや-ナフタレン酢酸などの植物ホルモンに富む培地でした。 この方法で得られたクラウドベリーセル製品は、化粧品製造業の原料として大規模に使用することができました。 この標準化されたプロセスは、新鮮な細胞または細胞画分抽出物、強力な生物学的活性を有する単離された化合物、凍結乾燥細胞製品、香料または着色剤などの持続可能な製造のための有望な技術でした（Martinussen et al.2004）。 トマト（Lycopersicon esculentum）細胞から培養された幹細胞は、重金属の毒性によって引き起こされる悪影響から皮膚を保護するという点で大きな可能性を秘めていることがわかりました。 親水性化粧品活性成分は、フラボノイドやルチン、クマル酸、プロトカテキン酸、クロロゲン酸などのフェノール酸などの特定の成分を比較的高濃度で含むL.esculentumの液体培養物から製造されました。

このトマト幹細胞の抽出物は、重金属のキレート化に関与する抗酸化剤とキレート剤フィトケラチンの含有量が高かった。 これにより、金属が捕捉され、細胞材料や細胞小器官への潜在的な損傷が防止されます。 この方法で得られた抽出物は、健康な肌の成長と維持をサポートする目的で、スキンケア化粧品の分野で他の驚異的な用途を示すことも観察されました（Tito et al.2011）。 精製生姜（Zingiber Officinale）は、植物細胞の脱分化と細胞内の活性分子の合成を制御する植物細胞培養の特定の生物工学的混合を達成することにより、植物の活性細胞で構成されています。 メーカーが実施した臨床研究では、毛穴の減少と艶消し効果の結果として、女性が肌の構造の50％に改善の兆候を示していることが観察されました。 この効果は、結果として肌のツヤが減少し、皮脂が大幅に減少することで強化されました。 皮膚でのエラスチン繊維の合成の増加がinvitro試験で観察され、その結果、皮脂の生成速度が低下しました（Trehan et al.2017）。

バイオテクノロジー研究所は、エーデルワイス（Leontopodium alpinum）の幹細胞抽出物から得られた老化防止成分の保護的で強力な抗コラゲナーゼおよびヒアルロニダーゼ活性を調べました。 レオントポド酸AとBが豊富で、皮膚に強力で強力な抗酸化作用を発揮します（Trehan et al.2017）。 XtemCellが提供する特許取得済みの幹細胞技術は、希少で有機的な栄養豊富な植物からの活性植物細胞を利用して、高純度で栄養豊富な新しい細胞を作成できるようにします。 特許取得済みの技術は、従来の化学抽出技術とは対照的に、抽出プロセスの結果として、脂質、タンパク質、アミノ酸、およびフィトアレキシンの高濃度を約束します。 メーカーが実施した臨床研究では、XtemCell製品で使用されている活性細胞が表皮の最も外側の細胞にほぼ瞬時に吸収されることが確認されました。 それにより、皮膚細胞の迅速な再生を可能にし、栄養素の吸収を高め、皮膚のフィラグリンタンパク質の数を増やします。 これらは、日光への曝露や老化によって引き起こされるさらなる損傷から皮膚を保護する責任があります（Trehan et al.2017）。

グローバル市場

植物幹細胞ベースの化粧品は、化粧品業界に関連する高い利害関係と著名なブランド名を持つ多数のメーカーで構成される、最も多様で野心的な市場の1つと見なされています。 この市場で支配的な名前は、ミベルグループの産業、ロレアル化粧品、エスティローダー、チャンネル21、クリスチャンディオール、クリニークコスメシューティカル、マイシェルダーマシューティカル、ジュースビューティー、インテリジェントニュートリエンツです（Oh and Snyder 2013）。 化粧品市場の主な動きは次のとおりです。

•有害な紫外線への曝露とその結果としての老化のリスクの増加の結果として、熱帯地域で植物幹細胞ベースの化粧品の需要が増加しています（Blanpain and Fuchs2006）。

•植物幹細胞ベースの化粧品の需要を増やすことにより、皮膚の栄養と水分補給の要件を満たすために、皮膚の膜を通して直接吸収できる栄養素の欲求（Barthel and Aberdam2005）。 •過去数十年間、美学、アンチエイジング、およびその他の手順は女性のみに集中していました。 しかし、最近の市販の化粧品も男性集団をターゲットにしています（Trehan et al.2017）。

結論と将来の展望

植物幹細胞および関連技術は、治療および化粧品業界で差し迫った主題です。 植物幹細胞は両方の分野で幅広い用途がありますが、科学的証拠がなく、実験目的で利用できる多種多様なフォーラムがあるため、その真の可能性は未だ解明されていません。 植物抽出物とその部分（果物、花、葉、茎、根など）の使用は、古くから化粧品や医薬品の分野で確立されています。 このように、植物とその抽出物の化粧品への応用は広く行われており、配合された製品は、美白、日焼け除去、保湿、クレンジングなどの幅広い用途があります。植物およびヒト幹細胞の分野における最近のさまざまな開発が検討されています。人間の組織再生の重要な情報源を探す上での重要なマイルストーン。 一般的に、人間の皮膚細胞は、脱水現象による怪我、感染、損傷から体を保護するために、継続的なプロセスで自分自身を更新します。 幹細胞の年齢が上がるにつれて、皮膚に存在する組織の変性が加速するとともに、それらの治癒能力の低下が観察されます。 したがって、幹細胞の保護とサポートの維持は、健康な肌に不可欠です。 製造会社は、植物幹細胞技術を採用した製品を急速に導入しています。

このような製品は通常、皮膚幹細胞をさまざまな種類の損傷、特に老化から保護するのに役立ちます。 植物幹細胞抽出物に基づくスキンケア製品の開発の傾向は、さまざまな種類の細胞に成長することができる植物幹細胞の大きな可能性のために、現在、新たな傾向になっています。 現在、様々な形態の植物幹細胞およびそれらの抽出物に由来する製品は、化粧品産業に商業的に入手可能である。 植物成分は、十分な量の植物幹細胞と、植物ホルモンや抗酸化剤などの他の治療に関連する植物製品を持っていることがわかっています。 私たちの惑星に存在する豊かな生物多様性には、多くの用途の可能性があります。 それらの成分および成分は、植物幹細胞の供給源として使用され、化粧品業界でさまざまな目的に利用されるために、未踏および未開拓のままである。 植物幹細胞の分野におけるこれらすべての有望な開発とそれらのさまざまな用途にもかかわらず、植物由来の抽出物と幹細胞からの抽出物が人間に民族特有の影響を与えるかどうかはまだ明らかではありません。 もしそうなら、それは幹細胞技術のすべての有益な特性を調節する宿主因子を見つけるのを助けるかもしれません。 ヒトに幹細胞の有益な特性を与える原因となる遺伝子が特定されれば、それは非常にやりがいのある提案であることが証明されます。 これは自然治癒のプロセスを早め、ヘルスケアシステムのさらに別の目標を達成します。

cistancheの利点：アンチエイジング

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