تولید مواد دارویی و واكسن ها از گیاهان
در سال 1941 پنیسیلین با كشت سطحی با حجم چند لیتر و با غلظت 001/0 گرم بر لیتر تولید شد. با گسترش فنون و ابزار آلات مهندسی زیستفرآیند تولید صنعتی پنیسیلین با حجم 100000 لیتر و با غلظت 50 گرم در لیتر در سال 1947 صورت گرفت كه بعنوان سرآغاز مهندسی زیست فناوری مطرح می باشد.
در سال 1982 انسولین انسانی به عنوان اولین محصول مهندسی ژنتیك و بیوتكنولوژی نوین به بازار عرضه شد. بیوتكنولوژی نوین با بهرهگیری از فنون پیشرفته مهندسی ژنتیك تحولات شگرف و عصر جدیدی را در مبارزه با بیماری های عفونی و غیرعفونی انسان، حیوان و از طرف دیگر صنعت دارو ایجاد كرده است. بیوتكنولوژی با كاربرد فنون DNA نوتركیب نقش مهمی برای تولید پروتئینهای نوتركیب و درمان بیماریهایی نظیر دیابت، كوتاه قدی و هموفیلی ایفا می كند. در حال حاضر بیش از 20 پروتئین دارویی نوتركیب و واكسن به بازار ارائه شده است كه مهمترین آنها انسولین، هورمون رشد انسانی، واكسن هپاتیت B و اینترفرون ها میباشند. بنا به گزارش های علمی بیش از 350 داروی جدید در دست تحقیق و توسعه است.
از مهمترین این داروها، پروتئین داروی اریتروپوئیتین، عامل محرك كولونی گرانولوسیت، پلاسمینوژن بافتی، TPA جهت بیماران هموفیلی، واكسن های DNA، داروهای ضدسرطان، آنتیترومبین، آنتیهموفیلیك ها، آلفا –1- آنتی تریپسین، آنتی بادی منوكلونال جهت تشخیص عفونت های ویروسی و باكتریایی، ردیابی های ژنتیكی جهت ژن درمانی و پیشگیری از بیماری هایی چون دیابت، آرتریت و كمخونی و نسل های آینده آنتیبیوتیكها و … میباشد.
با احاطه دانشمندان و محققان به ابزار بیان ژن و فنون مهندسی ژنتیك، تولید پروتئین های نوتركیب در حیوانات پستاندار چون گاو، گوسفند، بز، خرگوش وگیاهان عملی شده است.
استفاده از گیاهان، روند تولید پروتئن های DNA نوتركیب را بسیار اقتصادی و با بازدهی بالا كرده است، قبلاً برای تولید هر گرم از این پروتئین ها با استفاده از تكنولوژی نوتركیب 1000 دلار هزینه میشد، اما هم اكنون به ازای هر گرم این مواد حدود 10 دلار هزینه میشود، به طوری كه می تواند جایگزین یك واحد تولید مدرن پروتئین نوتركیب شود. در حال حاضر شركت PPL با همكاری كمپانی آسترا از گوسفندان تراریخته برای تولید لیپاز تحریك شده توسط نمكهای صفراوی (BBSL) استفاده میكند از آنجا كه بیماران فیبروسیستیك و نوزادان نارس قادر به تولید لیپاز نمیباشند و فقدان این آنزیم در بدن، سرعت رشد آنها را كند و زمان نگهداری آنها را در بخش مراقبتهای ویژه زیاد كرده، BBSL محصول بسیار مطلوبی جهت این دسته از بیماران است.
بنابراین، صنعت بیوتكنولوژی در نتیجة پیشرفت های حاصل از مهندسی ژنتیك و سایر فناوری های كشف و تولید دارو و فرآورده های تشخیصی جدید بر پایه ژن، راهنمای عصر پزشكی و داروسازی ژنومی در آینده ای نه چندان دور است و برای معضلات و بیماری های لاعلاج پاسخ فنی دارد.
تولید مواد دارویی و واكسن ها از گیاهان
گیاهان، علاوه بر آنكه از منابع مهم غذایی به شمار می روند، تأمین كننده طیف گسترده ای از مواد شیمیایی مانند داروها، رنگ ها و چاشنی ها هستند. این فرآورده ها را «فرآورده های ثانویه» می نامند. در طبیعت، از این فرآورده های سوخت و سازی، به عنوان عوامل دفاعی گیاه در مقابل بیماری ها و آفت ها و نیز به عنوان مواد شیمیایی جاذب حشرات و حیواناتی كه دانه ها و گرده های گیاهان را منتشر می كنند، استفاده می شود.
با وجود پیشرفت روش های شیمیایی و میكروبی، گیاهان هنوز منبع مهم تركیباتی هستند كه به علت پیچیدگی و گرانی نمی توان آنها را به طریقی دیگر تولید كرد. مثلاً هر گرم از ضدتومورهایی مانند وینبلاستین (Vinblastine) یا وینكریستین (Vincristine) و آلكالوئیدهایی كه از گیاه «كاتارانتوس روزئوس» (Catharantus roseus) به دست میآیند و در درمان سرطان خون استفاده میشوند، 6000 دلار به فروش می رسند. همچنین بازار مواد دارویی گیاهی در آمریكا حدود 9 میلیارد دلار برآورد می شود.
حدود 40 سال پیش، قابلیت استفاده از كشت سلول های گیاهی برای تولید فرآورده های مختلف حاصل شد و مطالعات با ارزشی در كشورهای ژاپن، آلمان و آمریكا صورت گرفت. روش های متفاوتی مانند بهینه سازی محیط كشت، طراحی واكنشگر مناسب، تثبیت سلول های گیاهی، هدایت عمل انتقال مواد و غیره برای افزایش تولید این فرآورده ها به كار گرفته شده اند. با توجه به ویژگی های سلول های گیاهی، مشخص شده است كه كشت بافت های تمایز یافته گیاه (مانند بافت ریشه)، بر كشت سلولی برتری دارد. كشت ریشه های منتقل شده یا ریشه های مویی امكان گسترش روشهای تجارتی تولید این فراورد ها را فراهم می كند. بزرگترین ویژگی استفاده از این كشت ها، رشد سریع و قابلیت نگهداری آنها در محیح های بدون هورمون و امكان وارد كردن ژن های خارجی در آنهاست.
برای بسیاری از بیماری هایی كه موجب ناراحتی و یا مرگ بشر می شود واكسن هایی تولید شده اند، ولی اكثر این واكسن ها برای تولید و مصرف، گران هستند. اكثر آنها باید در یخچال نگهداری شوند و توسط افراد متخصص تزریق گردند كه این امر بر قیمت مصرف این واكسن ها می افزاید. حتی تأمین سرنگ های لازم برای تزریق این واكسن ها امری است كه از رسیدن این واكسن ها به نقاط محروم جلوگیری می كند. در حال حاضر، پژوهشگران در حال بررسی امكان استفاده از گیاهان تراریخته برای تولید این واكسن ها و پروتئین های دارویی هستند.
با این روش ممكن است تولید این مواد ارزان تر، راحت تر و قابل دسترس تر باشد. قیمت واكسن هایی كه به طرق معمول، تولید می شوند در حدود 100 هزار تا 10 میلیون دلار برای هر كیلوگرم است، در حالی كه این قیمت برای واكسن های تولید شده در گیاهان تراریخته 1000 دلار برآورد شده است. همچنین پروتئین تولید شده در گیاهان از نظر بیولوژیكی فعال است و خطر آلودگی با مواد عفونت زا یا تب زا (Pyrogen)، سموم و ویروس ها را ندارد. واكسن بیماری های عفونی روده و معده در گیاهانی مانند سیبزمینی و موز تولید شده است.
بیوتكنولوژیست های آمریكایی اخیراً توانسته اند به روش مهندسی ژنتیك موزهایی را پرورش دهند كه قابل استفاده برای واكسیناسیون كودكان هستند؛ در پوسته بیرونی این موزها پادتن ویروس هپاتیتB وجود دارد.
راه دیگر، تولید این واكسن ها در دانه های حبوبات است. به تازگی نوعی پادتن ضد سرطان در دانه های گندم و برنج بیان شده است كه قادر به تشخیص سلول های سرطانی ریه، پستان و روده بزرگ است. این پادتن در آینده میتواند برای تشخیص و درمان سرطان سودمند باشد. اگر چه این تكنولوژی هنوز در مراحل اولیه است، ولی مایه امیدی برای تولید مواد دارویی جهت كمك به درمان بیماری ها، در كشورهای در حال توسعه میباشد.
فرآوری: سمانه سادات عنایتی بخش دانش و زندگی تبیان
منابع:
شبکه تحلیلگران تکنولوژی
وبگاه بیوتکنولوژی
Gard Gelliness. Production of recombinant proteins. Wiley-VCH.
مطالب مرتبط:
