Klasyczne możliwości zabezpieczenia przemysłu w arbutynę są ograniczone. Gatunki roślin bogate w ten związek podlegają ochronie gatunkowej, ich uprawy są trudne. Również kilkuetapowa synteza chemiczna arbutyny, mimo, że możliwa nie jest opłacalna. Mikroorganizmy wykazują zdolność produkcji izomerycznego związku – ά arbutyny.

W licznych ośrodkach naukowych na świecie podejmowane zatem były i są nadal próby wykorzystania potencjału enzymatycznego roślinnych komórek hodowanych in vitro.

Endogenna produkcja arbutyny w kulturach in vitro gatunków roślin bogatych w ten związek m.in. mącznicy lekarskiej nie zakończyła się powodzeniem.

Praktyczne możliwości  zabezpieczenia w arbutynę stanowią opracowane protokoły mikrorozmnażania dla wybranych gatunków bogatych w arbutynę m.in. dla bergenii.

Duże możliwości stwarzają zoptymalizowane procesy pozyskiwania arbutyny w wyniku biotransformacji hydrochinonu. Zdolność biokonwersji hydrochinonu wykazują hodowane in vitro komórki gatunków roślin, które w warunkach naturalnych nie produkują arbutyny. Znanymi przykładami w biotechnologii roślin są kultury in vitro barwinka różowego, rauwolfii i bielunia indiańskiego.

Proces biotransformacji hydrochinonu zachodzi także w kulturach korzeni transformowanych (tzw. kultury „hairy roots”). Kultury takie można uzyskać infekując fragmenty roślin w warunkach in vitro bakterią agrobacterium rhizogenes. Kultury „hairy roots” charakteryzują się ekstremalnie szybkimi przyrostami biomasy oraz stabilnością genetyczną – spełniają zatem oczekiwania biotechnolgów. Badania w tym kierunku prowdzono m.in. na kulturach „hairy roots” żeń-szenia.

W Zakładzie Botaniki Farmaceutycznej UJ CM prowadzone były i są nadal prace dotyczące optymalizacji biotransformacji hydrochinonu w  arbutynę w kulturach in vitro kilku gatunków roślin takich jak: ruta ogrodowa i jej podgatunek, dziurawiec zwyczajny, aronia wielkoowocowa i cytryniec chiński. Uzyskane maksymalne zawartości arbutyny równe 7.2 – 12.8 g% są interesujące z praktycznego punktu widzenia. Badania te są jednak badaniami typowo laboratoryjnymi.

Przejście z etapu badań laboratoryjnych na skalę poza laboratoryjną w polskich warunkach jest trudne. Po etapie kultur wytrząsanych kolejnym etapem powinna być optymalizacja procesu biotransformacji w bioreaktorze. W Polsce na wydziałach farmaceutycznych wykorzystuje się w tym celu najczęściej biofermentory bakteryjne lub bioreaktory własnej produkcji (np. "przerobione eksykatory"), bardzo rzadko oryginalne, drogie bioreaktory do kultur roślin. Konstruktorem specjalnych bioreaktorów rozpyłowych do kultur „hairy roots” jest Profesor Aleksander Chmiel (Uniwersytet Medyczny w Łodzi).

W pracach aplikacyjnych niezbędne jest uwzględnienie współpracy z firmami biotechnologicznymi w Europie. Jedną z takich firm, w której gościło dwóch pracowników Zakładu Botaniki Farmaceutycznej UJ CM jest firma BioPlanta z siedzibą na Uniwersytecie w Lipsku. Przyszłościowo zaplanowane są rozmowy z przedstawicielami firmy dotyczące możliwości współpracy.

prof. UJ dr hab. Halina Ekiert / Martyna Łogin