Pozyskanie wielu gatunków roślin leczniczych jest trudne. Wynika to z różnych powodów: mogą to być m.in. rośliny pochodzące z innych stref klimatycznych, podlegające ochronie gatunkowej, trudno rozmnażające się metodami tradycyjnymi czy też podatne na różne patogeny.

Większość wymienionych problemów można rozwiązać, zakładając w laboratorium biotechnologicznym roślinne kultury in vitro (dosłownie z j. łac. – „w szkle"). Są to prowadzone w warunkach sterylnych kultury komórek, tkanek, organów roślin (np. pędów, korzeni, zarodków) lub całych roślin. Można je założyć teoretycznie z każdego organu rośliny. Najczęściej zakłada się je z fragmentów sterylnych siewek, otrzymanych po wykiełkowaniu nasion. Pocięte, wysterylizowane fragmenty siewek lub organów dojrzałych roślin położone na podłożu o określonym składzie (tzw. podłoże inicjujące) tworzą tkankę przyranną zwaną tkanką kalusową lub zawiązki pędów (rzadziej korzeni), dając początek kulturze kalusowej lub pędowej (rzadziej korzeniowej). Po udanym założeniu kultury in vitro, uzyskaną biomasę przenosi się na właściwe podłoże hodowlane; w pierwszym etapie na takie, które będzie sprzyjało szybkim przyrostom biomasy, w kolejnym na podłoże sprzyjające produkcji cennych w lecznictwie związków.

W roślinnych kulturach in vitro produkcja terapeutycznie ważnych związków odbywa się niezależnie od strefy klimatycznej, z której pochodzi roślina, niezależnie od pór roku, ponadto może być stymulowana różnymi czynnikami (m.in. odpowiednim doborem regulatorów wzrostu i rozwoju roślin, światłem o różnej długości fali) i, co najważniejsze, może być kontrolowana. Możliwość stymulacji i kontroli produkcji to ważne powody, dla których zakłada się także kultury in vitro dobrze rosnących w Polsce gatunków roślin.

W Zakładzie Botaniki Farmaceutycznej UJ CM realizowany jest program badawczy ukierunkowany na produkcję wybranych grup związków fenolowych – kwasów fenolowych i glikozydu fenolowego – arbutyny, w założonych z powodzeniem kulturach in vitro licznych gatunków roślin leczniczych. Pochodzą one z Azji, Ameryki Północnej i Europy.

Kwasy fenolowe to grupa roślinnych metabolitów wyróżniająca się cennymi właściwościami, m.in. przeciwnowotworowymi, przeciwutleniającymi, pobudzającymi system odpornościowy. Badaniami objęto możliwość produkcji ponad dziesięciu kwasów fenolowych w kulturach in vitro: miłorzębu japońskiego, cytryńca chińskiego, aronii czarnoowocowej, fiołka perskiego, dziurawca zwyczajnego, ruty ogrodowej i jej podgatunku, miodownika melisowatego oraz kopru ogrodowego. Dotychczasowe światowe badania dotyczyły głównie możliwości produkcji kwasu rozmarynowego w kulturach roślin in vitro. Realizowany przez zespół Zakładu Botaniki Farmaceutycznej program badawczy jest zatem bardzo szeroki.

Arbutyna (ß-D-glukozyd hydrochinonu) jest znanym związkiem, zarówno w lecznictwie (wykazuje zdolność dezynfekcji dróg moczowych), jak i w kosmetologii (posiada zdolność likwidacji przebarwień skóry). Gatunki roślin bogatych w arbutynę: leśne krzewinki z rodziny wrzosowatych – mącznica lekarska, borówka brusznica, podlegają w Europie Środkowej ochronie gatunkowej; ponadto ich uprawy są trudne. Założone kultury in vitro tych krzewinek nie produkują arbutyny. Natomiast w kulturach in vitro licznych, innych gatunków roślin, które w warunkach naturalnych nie produkują arbutyny, mogą zachodzić z dużą wydajnością reakcje przekształcania (biotransformacji) prostych związków fenolowych (m.in. hydrochinonu) w arbutynę. W procesach tych wykorzystuje się enzymatyczny potencjał komórek roślinnych do przekształcania substratów (m.in. hydrochinonu) w oczekiwany produkt. W Zakładzie Botaniki Farmaceutycznej aktualnie optymalizowany jest przebieg procesu biotransformacji hydrochinonu w arbutynę w kulturach in vitro aronii czarnoowocowej i cytryńca chińskiego.

„Kultury in vitro charakteryzujące się dobrymi przyrostami biomasy i satysfakcjonującymi zdolnościami produkcyjnymi zostaną zaproponowane jako potencjalne alternatywne źródło pozyskiwania kwasów fenolowych i/lub arbutyny dla celów farmaceutycznych i kosmetycznych" – wyjaśnia prof. Halina Ekiert, kierownik badań. Aby myśleć o ich praktycznym wykorzystaniu, po etapie kultur stacjonarnych i wytrząsanych (rosnących w kolbach hodowlanych), kolejnym etapem powinna być optymalizacja warunków produkcji związków czynnych w bioreaktorach. Zakład Botaniki Farmaceutycznej podjął już współpracę z Zakładem Farmakognozji Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego. W placówce tej możliwe jest prowadzenie kultur in vitro w dwóch różnych konstrukcyjnie typach bioreaktorów (prototypy), okresowo-zalewowym oraz mieszająco-napowietrzającym. Rozpoczęto już wspólne badania w tym kierunku; pierwszym obiektem badawczym są kultury pędowe cytryńca chińskiego.