✔ كاربــرد هاي بيـوتكنولوژي در تـوليد دارو
مقاله زير با هدف آشنايی با ابعاد مختلف كاربردهای بيوتكنولوژی در توليد داروها تنظيم شده است. لذا سعی شده است كه اهميت و جايگاه فناوری زيستی در توليد داروهای جديد، روشهای توليد و مثالهایی از داروهای نوتركيب مهم به طور اجمال بيان شود:
1- داروهای جديد و تأثير آنها در بهداشت و سلامت جهانی
بيوتكنولوژی، افزون بر ايجاد تحول بزرگ در توليد مواد غذايی، در زمينه بهداشت نيز تحول عظيمی ايجاد كرده است. انسولين انسانی (برای درمان ديابت) اولين داروی بيوتكنولوژيك بود كه در سال 1982 به توليد انبوه رسيد و پس از آن تاريخ، بيوتكنولوژی همچنان به خلق داروهای جديد و واكسنها ادامه داده است.
اين داروها به ميليونها انسانی كه در سرتاسر جهان به بيمارهای قلبی، سرطان، ديابت، پاركينسون، آلزايمر، ايدز و غيره مبتلا هستند، كمك كرده اند. داروهايی كه از طريق بيوتكنولوژی تهيه ميشوند به مراتب كمتر از داروهايی كه از طرق شيميايی سنتز می شوند اثرات زيانبار جانبی دارند. همچنين بيوتكنولوژی قادر به ساخت داروهای پيچيده ای است كه به طريق ديگری نميتوان آنها را توليد كرد. مثلاً "فعال كننده پلاسمينوژن بافتی" (دارويی كه لخته خون را از بين ميبرد)، 240 بار پيچيده تر از تاگامت (Tagamet) ، داروی معمول زخم معده است.
در هر مرحله از زندگی بشر (از ابتدای دوران جنينی تا سالهای پيری) داروهای جديد به كمك ميليونها بيمار آمده و موجب شده اند كه افراد بشر طول عمر بيشتری داشته باشند و سالمتر، شادابتر و فعالتر زندگي كنند. در اوايل سده گذشته ميانگين طول عمر انسان 47 سال بود. اما كودكی كه امروزه متولد می شود، انتظار می رود كه تا حدود 80 سالگی عمر كند. از سال 1965، هر 5 سال به طور تقريبی يك سال به ميانگين طول عمر افزوده شده است. اين افزايش طول عمر به علت غلبه بر بيماريها از طريق كشف داروهای جديد و ناشی از پژوهشهای دارويی بوده است.
به عنوان نمونه:
- به علت استفاده از آنتی بيوتيكها و واكسنها، بيماريهايی مانند ديفتری، سيفيليس، سياه سرفه، سرخك و فلج به طور كلی در آمريكا از بين رفته است.
- تعداد افرادی كه در همه گيری (اپيدمی) آنفلوآنزا در سال 1918 از بين رفتند بيش از تعدادی بود كه در جنگ جهانی اول كشته شدند. از آن زمان به بعد، كشف داروهای جديد موجب كاهش ميزان مرگ و مير آنفلوآنزا و ذات الرّيه (پنومونی) تا 85 درصد گرديد.
- كشف داروهای جديد در طي 30 سال گذشته باعث شده است كه ميزان مرگ و مير ناشی از بيماريهای قلبی به نصف كاهش يابد و 4 ميليون آمريكايی بتوانند بيشتر عمر كنند و زندگی بهتری داشته باشند.
- از سال 1965، با كمك داروها، مرگومير بر اثر آمفيزم (Emphysem) تا 57 درصد و دراثر زخم و عفونت تا 72 درصد كاهش يافته اند.
داروها، نه تنها باعث افزايش طول عمر شده اند، بلكه كيفيت زندگی را نيز بهتر كرده اند، با مصرف داروهای ضد تهوع، بيماران سرطانی بهتر از گذشته ميتوانند شيمی درمانی را تحمل كنند. با استفاده از داروهای ضد لخته، بيمارانی كه در خطر "پارگی رگهای مغزی" (سكته مغزی) هستند از خطر آسيبهای مغزی در امان ميمانند. داروهای جديد نه تنها زندگی افراد بشر را نجات می دهند بلكه با توسعه بهداشت و سلامت باعث صرف هزينه كمتر ميشوند زيرا مردم كمتر به بيمارستانها و درمانگاه ها مراجعه ميكنند و در محل زندگی و كار خود باقی ميمانند.
بيوتكنولوژی، به ويژه با استفاده از روشهای DNA نوتركيب، نقش مهمی در توليد داروها و واكسنها ايفا كرده است. فروش جهانی پروتئين های دارويی نوتركيب در سال 1995 بالغ بر 10 ميليارد دلار بوده است و انتظار ميرود كه اين رقم در سال 2005 به 16 ميليارد دلار برسد. در حال حاضر حدود 20 پروتئين دارويی نوتركيب در بازار وجود دارد كه 60 درصد فروش آنها مربوط به 6 پروتئين دارويی ميشود. اين پروتئين های نوتركيب دارويی عبارت اند از: اريتروپويتين، عامل محرك كلوني گرانولوسيت، واكسن هپاتيت B، هورمون رشد انسانی، انسولين و آلفا اينترفرون. در حدود 300 داروی نوتركيب برای درمان بيماری های مختلف به ويژه سرطان، ايدز، ناراحتی های دستگاه عصبی، در مراحل مختلف آزمايش های بالينی قرار دارند. رقم برآورد شده برای اين فرآورده ها 3050 ميليارد دلار تخمين زده ميشود ولي مسلماً از اين ميان تعداد اندكی به مراحل تجاری شدن خواهند رسيد.
2- روشهای مختلف توليد داروهای نوتركيب
در سال های اخير، پژوهشهای گستردهای برای توليد داروهای نوتركيب از طريق حيوانات ترانسژنيك، گياهان و جانداران دريايی مورد توجه قرار گرفته است:
2-1- توليد مواد دارويی و واكسنها از گياهان
گياهان، علاوه بر آنكه از منابع مهم غذايی به شمار می روند، تأمين كننده طيف گسترده ای از مواد شيميايی مانند داروها، رنگها و چاشنی ها هستند. اين فرآورده ها را "فرآورده های ثانويه" می نامند. در طبيعت، از اين فرآورده های سوخت و سازی، به عنوان عوامل دفاعی گياه در مقابل بيماريها و آفتها و نيز به عنوان مواد شيميايی جاذب حشرات و حيواناتی كه دانه ها و گرده های گياهان را منتشر ميكنند، استفاده ميشود.
با وجود پيشرفت روش های شيميايی و ميكروبی، گياهان هنوز منبع مهم تركيباتی هستند كه به علت پيچيدگی و گرانی نميتوان آنها را به طريقی ديگر توليد كرد. مثلاً هر گرم از ضد تومورهايی مانند وين بلاستين (Vinblastine) يا وين كريستين (Vincristine) و آلكالوئيدهايی كه از گياه "كاتارانتوس روزئوس" (Catharantus roseus) به دست مي آيند و در درمان سرطان خون استفاده ميشوند، 6000 دلار به فروش می رسند. همچنين بازار مواد دارويی گياهی در آمريكا حدود 9 ميليارد دلار برآورد ميشود.
حدود 40 سال پيش، قابليت استفاده از كشت سلولهای گياهی برای توليد فرآورده های مختلف تعيين شد و مطالعات با ارزشی در كشورهای ژاپن، آلمان و آمريكا صورت گرفت. روشهای متفاوتی مانند بهينه سازی محيط كشت، طراحی واكنشگر مناسب، تثبيت سلولهای گياهی، هدايت عمل انتقال مواد و غيره برای افزايش توليد اين فرآورده ها به كار گرفته شده اند. با توجه به ويژگي های سلولهای گياهی، مشخص شده است كه كشت بافتهای تمايز يافته گياه (مانند بافت ريشه)، بر كشت سلولی برتری دارد. كشت ريشه های منتقل شده يا ريشه های مويی امكان گسترش روشهای تجارتی توليد اين فراورده ها را فراهم ميكند. بزرگترين ويژگی استفاده از اين كشتها، رشد سريع و قابليت نگهداری آنها در محيط های بدون هورمون و امكان وارد كردن ژنهای خارجی در آنهاست.
در حدود يك سوم داروهايی كه امروزه مصرف می شوند از گياهان به دست می آيند. يكی از اين داروها، آسپيرين است كه فرم آستيلدار شده نوعی فرآورده طبيعی گياهی (اسيد ساليسيليك) است. با اين همه، باور اين است كه كمتر از 10 درصد داروهای گياهی شناسايی و تشخيص داده شده اند و تكنولوژی مهندسی ژنتيك قادر به افزايش توليد اين مواد دارويی است. به همين منظور پژوهش های بسياری برای استفاده از تكنولوژی مهندسی ژنتيك برای افزايش توليد اين فرآورده در حال انجام است.
برای بسياری از بيماری هايی كه موجب ناراحتی و يا مرگ بشر می شود واكسنهايی توليد شده اند، ولي اكثر اين واكسنها برای توليد و مصرف، گران هستند. اكثر آنها بايد در يخچال نگهداری شوند و توسط افراد متخصص تزريق گردند كه اين امر به قيمت مصرف اين واكسنها می افزايد. حتی تأمين سرنگهای لازم برای تزريق اين واكسنها امری است كه از رسيدن اين واكسنها به نقاط محروم جلوگيری می كند. در حال حاضر، پژوهشگران در حال بررسی امكان استفاده از گياهان تراريخته برای توليد اين واكسنها و پروتئين های دارويی هستند.
با اين روش ممكن است توليد اين مواد ارزانتر، راحت تر و قابل دسترس تر باشد. قيمت واكسنهايی كه به طرق معمول، توليد می شوند در حدود 100 هزار تا 10 ميليون دلار برای هر كيلوگرم است، در حالی كه اين قيمت برای واكسنهای توليد شده در گياهان تراريخته 1000 دلار برآورد شده است. همچنين پروتئين توليد شده در گياهان از نظر بيولوژيكی فعال است و خطر آلودگی با مواد عفونت زا يا تب زا (Pyrogen)، سموم و ويروسها را ندارد. واكسن بيماريهای عفونی روده و معده در گياهانی مانند سيب‌زمينی و موز توليد شده است. بيوتكنولوژيست های آمريكايی اخيراً توانسته اند به روش مهندسی ژنتيك موزهايی را پرورش دهند كه قابل استفاده برای واكسيناسيون كودكان هستند؛ در پوسته بيرونی اين موزها پادتن ويروس هپاتيتB وجود دارد.
راه ديگر، توليد اين واكسنها در دانه های حبوبات است. به تازگی نوعی پادتن ضد سرطان در دانه های گندم و برنج بيان شده است كه قادر به تشخيص سلولهای سرطانی شش، سينه و روده بزرگ است. اين پادتن در آينده می تواند برای تشخيص و درمان سرطان سودمند باشد. اگر چه اين تكنولوژی هنوز در مراحل اوليه است، ولی مايه اميدی برای توليد مواد دارويی جهت كمك به درمان بيماريها، در كشورهای در حال توسعه می باشد.
۲-2- توليد پروتئين های نوتركيب از طريق حيوانات تراريخته
صنعت بيوتكنولوژی به طور مداوم در حال كشف روشهايی برای توليد فرآورده از ژنهايی است كه همسان سازی (كلون) ميشوند. استفاده از اشريشياكلی در اوايل دهه 80، روش غالب برای توليد بود. سپس، همانطور كه توليدات ژنها پيچيده تر شد، سيستم كشت بافتهای جانوری مورد استفاده قرار گرفت. هزينه توليد هر گرم پروتئين نوتركيب از طريق كشت بافت بالغ بر 1000 دلار است؛ به همين دليل، لزوم توسعه روش ارزانتر مورد توجه قرار گرفت.
روش جايگزين برای توليد پروتئين های نوتركيب، استفاده از حيوانات تراريخته است. با تشخيص پيش برنده هايی (Promoter) كه ژنها را در اندامهای ترشحی توليد ميكنند، فرآورده كلون شده ميتواند به سمت مايعات بدن مثل خون، شير، ادرار، لنف يا بزاق هدايت شود. با يك بيوراكتور زنده، (يعنی حيوانی كه با علف تغذيه ميشود)، بهای فرآورده توليد شده بسيار كمتر از كشت بافت و خيلی نزديك به قيمت ماده توليد شده در اشريشياكلی و مخمر است.
با پيشرفت علم در زمينه های زيست شناسی مولكولی، در حدود 10 سال پيش توليد حيواناتی كه ژنهای خارجی را در ژنوم خود حمل ميكردند، امكان پذير شد. اين ژن خارجی را ترنس ژن (Transgene) و حيوان مورد نظر را تراريخته (Transgenic) ناميدند. اين تكنيك كه ابتدا در موش و سپس در ديگر پستانداران به كار برده شد، تكنيك موثری در پژوهش های زيست شناسی و پزشكی است و ميتواند كاربردهای تجارتی و عملی مثل توليد پروتئين های نوتركيب را داشته باشد.
حيوانات تراريخته مدل، سيستم های خوبی برای مطالعه مكانسيم های بنيادی هستند كه ژنها به وسيله آنها فيزيولوژی بدن حيوان را كنترل ميكنند. با اين روش، متخصصان زيستشناسی مولكولی می توانند به بررسی تواليهای ژني موجود و ارزيابی اثرات جهش در حيوان بپردازند. از سيستم موش تراريخته به عنوان مدل براي مطالعه بيماريهای ژنتيكی استفاده ميشود. غير از موش تراريخته، دامهای تراريخته (گوسفند، بز، خوك و گاو) برای اين منظور توليد شده اند. در سالهای اخير، استفاده از اين حيوانات به عنوان واكنشگرهای زنده برای توليد پروتئين های دارويی نوتركيب به ويژه آنهايی كه از طريق ميكرو ارگانسيم های نوتركيب به گونه ای رضايت بخش توليد نمی شوند مورد استفاده قرار گرفته اند.
تاكنون پروتئين های آلفا-1- آنتی تريپسين، آنتی هموفيليك- فاكتورهای IX و VIII خونی، پروتئين C، آنتيترومبين III و هورمون رشد انسانی از طريق اين تكنولوژی توليد شده اند.
2-3- توليد مواد دارويی از طريق جانداران دريايی
محيط دريا زيستگاه انواع زيادی از جانوران و گياهانی است كه به عنوان بخشی از سوخت و ساز خود، تركيبات فعال بيولوژيكی توليد ميكنند كه برای انسان بسيار سودمند اند. از ابتدای دهه 1970 پيشرفتهای بسياری در كشف دارو از جانداران دريايی حاصل شده است. هر چند هنوز كمتر از 1 درصد جانداران دريايی مورد بررسی قرار گرفته اند، ولی نشان داده شده است كه تركيبات توليد شده به وسيله بعضي از جانداران دريايی (مانند جلبكها، اسفنجها و مرجانها) خواص آنتی بيوتيكی، ضد ويروسي و ضد التهابی دارند. اين مواد برای درمان بيماريهای مختلف از جمله سرطان، بيماريهای التهابی مانند آرتروز و آسم در مرحله آزمايشهای بالينی هستند. به احتمال زياد، بر اثر پيشرفت روشهای تشخيصی، مواد ديگری كه دارای خواص ضد انگلی، محرك رشد، بالا برنده سيستم ايمنی و ترميم كننده جراحات باشند نيز شناسايی خواهند شد. انتقال ژنهای دلخواه از ماهی ها به ميكرو ارگانيسم های غير دريايی مانند اشريشياكلی، برای توليد فرآورده از طريق تخمير ممكن است روش موثرتری برای توليد مواد دارويی باشد؛ بی آنكه به منابع طبيعی دريا نيز آسيبی وارد شود.
در پژوهشهاي مرتبط ديگر، يكسری از گياهان دريايی و مواد استخراج شده از آنها، خواص ضد قارچی، ضد باكتريايی، ضد ويروسی، ضد كرمهای روده ای و ضد آرترواسكلروتيك (Arthrosclerotic) از خود نشان داده اند.
3- آشنايی با بعضی از محصولات دارويی بيوتكنولوژی:
3-1- آنتی بيوتيك ها:
در سال 1929، الكساندر فلمينگ كشف كرد كه قارچی به نام پنيسيليوم نوتاتوم (Penicillium notatum)، تركيبی توليد ميكند كه بدون آسيب به ميزبان، طيف وسيعی از باكتريها را غيرفعال ميسازد. اين كشف، مطالعات علمی را آنچنان برانگيخت كه توانايی بشر را در كنترل بيماريهای باكتريايی به كلی تغيير داد. در سايه همين مطالعات، آنتی بيوتيك های پنی سيلين، استرپتومايسين (Streptomycin)، اورومايسين (Aureomycin)، كلرام فنيكل (chloramphenicol) و تتراسايكلينها (Tetracyclines) ساخته شدند. اكنون بسياری از بيماريهای باكتريايی با استفاده از اين آنتی بيوتيك ها تحت كنترل درآمده اند. ذات الرّيه، سل، وبا و جذام تنها چند مورد از بيماريهايی هستند كه ديگر بر انسان تسلط ندارند و حداقل در كشورهای پيشرفته جهان، بيماريهای مهمي به حساب نمی آيند.
آنتی بيوتيك ها تركيبات ضد ميكروبی هستند كه توسط ميكرو ارگانيسم های زنده توليد ميشوند و توليد آنها جزء فرايندهای "بيوتكنولوژی سنتی" محسوب می شود. تاكنون حدود 4000 نوع آنتی بيوتيك، توليد شده است، ولی فقط 50 مورد آن كاربرد گسترده يافته است. ساير تركيبات آنتی بيوتيكی به خاطر سمی بودن برای انسان يا جانوران، فقدان اثر مطلوب و يا هزينه زياد توليد، اهميت تجارتی نيافته اند.
آنتی بيوتيك ها نخستين بار حدود سال 1945 پس از معرفی پنيسيلين، در پزشكی مورد استفاده وسيع قرار گرفتند. به زودی آنتی بيوتيك های جديد دامنه كنترل ضد ميكروبی را توسعه دادند و هم اينك به شكل گسترده در پزشكی و دامپزشكی و به ميزان كمتر در پرورش جانوران (معلوم شده است كه برخی از آنتی بيوتيك ها وزن دامها و ماكيان را افزايش می دهند) كاربرد دارند. از برخی از آنتی بيوتيك ها، ميتوان جهت كنترل بيماريهای گياهی و نيز به عنوان حشره كش استفاده كرد.
نكته مهم آن است كه صنعت آنتی بيوتيك از پيشرفتهای بيوتكنولوژی نوين شديداً متأثر خواهد شد؛ چرا كه اين صنعت اساساً يك صنعت مبتنی بر ميكرو ارگانيسم ها است، علی الخصوص از آنجا كه توليد آنتی بيوتيك، سودآور ترين بخش صنايع دارويی جهان صنعتی است؛ اين نكته اهميت مضاعف خواهد يافت. امروزه از ژنتيك ارگانيسم های توليدكننده آنتی بيوتيك شناخت اندكی داريم. بخشی از اين عدم شناخت به فقدان چرخه جنسی آشكار ميكرو ارگانيسم ها برميگردد. روشهای جديدی چون الحاق پروتوپلاست و روشهای انتقال ژن، سويه های جديدی با نيروی توليد بيشتر، پايداری بهتر و فرآورده های جديد پديد آورده است. تغيير و تبديل فرايندهای توليد ميتواند توسط طرحهای نوين فرمانتور كه از نظر صنعتی مورد پذيرش بيشتری هستند نيز دنبال شود.
3-2- اينترفرون ها:
در سال 1957 پژوهشگران انگليسی موادی را در بدن كشف كردند كه با مقاوم ساختن سلولها به حمله ويروسی می توانند بر عليه ويروسها وارد عمل شوند. بيشتر جانوران مهره دار اين مواد (اينترفرون ها) را توليد می كنند و بسياری از ويروسهای حيوانی می توانند با القای سنتز حياتی (in vivo) اين مواد، نسبت به آنها حساس باشند. حال اين سؤال مطرح میشود كه چرا اينترفرون ها، پنی سيلين های آلودگی های ويروسی نباشند؟ علت عدم تأثير، به اين واقعيت برمیگردد كه صرفاً مقادير اندكی اينترفرون در درون سلولها توليد میشود. مشكل مهمتر آن است كه اينترفرون ها به شكلی باورنكردنی پيچيده تر از آن هستند كه بتوان آنها را استخراج و از پروتئين های سلولی جدا كرد.
اينترفرون های انسانی، گليكوپروتئين (پروتئين هایی متصل به مولكولهای قند) هستند و امروزه اعتقاد بر اين است كه در كنترل انواع عفونت های ويروسی، از جمله سرماخوردگی نقش دارند. اين اينترفرون ها، پتانسيل كنترل سرطان را نيز دارند، اما توليد بسيار اندك اين تركيبات همواره مانعي در برابر شناخت وسعت كارايی آنها بوده است.
انواع بسيار متفاوتی از اينترفرون وجود دارد كه به گونه های جداگانه جانوری اختصاص دارد؛ به نحوی كه اينترفرون های موش به سلولهای موش پاسخ می دهند نه انسان و به عكس اينترفرون های انسانی به سلولهای موش پاسخ نمی دهند. به علاوه، ظاهراً بافتهای متفاوت در يك گونه، اينترفرون های متفاوتی ميسازند. بنابراين اينترفرون لازم برای مطالعه انسانی بايد از سلولهای انسانی استخراج شود و درست از همينجا است كه مشكل توليد آغاز ميشود. بخش اعظم توليد اينترفرون در فنلاند، با استفاده از لوكوسيتهای خون انجام شده است و مقادير اندك اينترفرون توليد شده از اين سلولها را ميتوان براي آزمونهای بالينی محدود در سرتاسر جهان به كار برد.
تاكنون مطالعات نشان داده اند كه اينترفرون ها در برابر عفونتهای ويروسی مقاومت می بخشند و در واكنشهای ايمنی طبيعی بدن، حتی در غياب ويروسها، شركت دارند. اما توانايی اينترفرون ها در جلوگيری از سرطان در جانوران آزمايشگاهی امروزه بيش از همه مورد توجه است. اينترفرون ها رويكرد جديدی در درمان سرطان ارائه ميكنند. چرا كه با حمله به سلولهای سرطانی و ويروسهای دخيل در فرآيند سرطان، مانع رشد اين سلولها ميشوند. همچنين آنها می توانند سيستم ايمنی طبيعی بدن را بر عليه سلولهای سرطانی به كار اندازند. اگرچه مطالعات محدود بالينی پتانسيل زياد اين تركيبات را در درمان سرطان نشان ميدهد ولی توليد اندك آنها مانعی جدی در برابر انجام آزمايشهای قاطع به شمار ميرود. دسترسی بيشتر به اينترفرون ها اين محدوديت را از ميان برخواهد داشت.
در حال حاضر دو منبع برای اينترفرون ها وجود دارد. منبع نخست فيبروبلاست های انسانی است كه با اتصال در سطوح مناسب رشد داده می شوند. منبع دوم روشهای مهندسی ژنتيك است كه در اين روش ژن اينترفرون فيبروبلاست های انسانی را به نحوی در پلاسميد باكتری وارد كرده و آن را سنتز كرده و سپس استخراج و تخليص ميكنند.
3-3- انسولين:
ميليونها نفر در سراسر جهان برای گريز از اثرات كشنده بيماری ديابت به تزريق دائمی انسولين نياز دارند. انسولين از لوزالمعده خوك و گاو استخراج ميشود. مشكلی كه در اين زمينه وجود دارد آن است كه برخی معتقدند اثرات نامطلوب تأسف باری كه در اثر تزريق منظم انسولين رخ ميدهد، از برخی مولكول های اضافی در انسولين جانوری ناشی ميشود. شايد با تزريق انسولين انسانی اين اثرات جانبی رخ نميداد.
شركت ژنتك (Genetech) كه برای توسعه تجارتی برخی از جنبه های بيوتكنولوژی شكل گرفته است، توانست ژن انسولين انسانی را با موفقيت به باكتری اشريشياكلی انتقال داده و به توليد ارزنده ای دست يابد. با افزايش مقياس اين فرآيند، مقادير عظيمی انسولين انسانی به شكل تجارتی در دسترس قرار گرفت.
3-4- هورمون رشد انسانی:
هورمون رشد انسانی، پروتئينی با 191 اسيد آمينه است كه در طی زندگی انسانی توسط لوب درونی هيپوفيز ساخته ميشود. كمبود رشد در كوتوله های هيپوفيزی كه علت كوتاهی قدشان كمبود هورمون رشد است، با مصرف اين دارو در دوران كودكی ميتواند جبران شود. افزون بر اين ثابت شده است كه هورمون رشد ميتواند براي درمان مواردی مانند شكستگی استخوان، سوختگی های پوستی و زخم های خونريزی دهنده مورد استفاده قرار گيرد.
هورمون رشد هر گونه، مختص همان گونه است. به همين دليل تا حدود بيست سال پيش، تنها منبع تأمين هورمون، هيپوفيز مغز مردگان بود كه با روشی مشكل و گران استخراج ميشد و انتقال بعضی از بيماريها، از عوارض مهم آن بوده است. در سالهای اخير، با استفاده از تكنيك مهندسی ژنتيك، توانسته اند اين هورمون را از طريق سويه ای از باكتری اشريشياكلی توليد كنند. وال و همكارانش در سال 1998، توليد هورمون رشد در مثانه موش تراريخته را مورد بررسی قرار دادند و به اين نتيجه رسيدند كه اين سيستم ممكن است جايگزين خوبی برای توليد پروتئين های نوتركيب باشد. توليد حيوانات تراريخته ای كه پروتئين نوتركيب دارويی را در شيرشان توليد ميكنند، به سرمايه گذاری زمانی قابل توجهی نياز دارد.
رابرت وال و همكاران او، از پيشبرنده ويژه مثانه (Uroplakin) برای هدايت بيان هورمون رشد در بافت پوششی (اپی تليوم) مثانه موش تراريخته استفاده كردند و متوجه شدند كه اين سيستم ممكن است برای توليد پروتئين های نوتركيب دارويی به خوبی جايگزين استفاده از غدد پستانی حيوان باشد.
3-5- واكسن های DNA:
يكی از شاخه های ژن درمانی, استفاده از واكسن های DNA است. در اين روش، به منظور ايجاد ايمنی در بدن، ژنهای خاصی وارد بدن می شوند. به عبارت دقيق تر، ايمنی سازی توسط DNA صورت می گيرد؛ بدين صورت كه DNA از باكتری و يا ويروس عفونت زا جدا و تخليص می گردد و پس از انجام عملياتی بر روی آن، از طريق بمباران ذرات حامل يا تزريق توسط سوزن وارد سلول میشود. در نتيجه، شاخص های آنتی ژنی در خود سلول ساخته ميشود. برخی افراد، پيدايش اين نوع از واكسن ها را انقلاب سوم در واكسيناسيون ناميده اند. هرچند هنوز اين نوع واكسن ها در مرحله تحقيقاتی می باشند و به سطح استفاده كلينيكی برای انسان نرسيده اند. اما آشنايی مختصر با آنها برای كارشناسان و تصميم گيران كشور، لازم به نظر ميرسد كه در زير ارائه شده است:
- ايده ژن درمانی اولين بار در سالهای 1950 و 1960 مطرح گرديد؛ زمانی كه دانشمندان دريافتند كه تزريق مواد ژنتيكی به درون بدن حيوانات باعث ايجاد پاسخ ايمنی میشود. (اين عمل كاملا مستقل از واكسيناسيون بود.)
- در اواخر سال 1980، روبرت زوآگا مطالعه ای را آغاز كرد تا بتواند استراتژی ويروسها را برای انتقال DNA به داخل سلول كشف كند. اين كار در واقع منجر به توليد آنتی ژن براي واكسيناسيون نيز ميشد.
- در سال 1990 شركت ويكال و محققين دانشگاه ويسكانسين دريافتند كه تزريق پلاسميد بدون هر گونه ناقل منجر به توليد يك ايمنی كامل در موش ميشود.
- در سال 1993 درآزمايشگاه های تحقيقاتی مرك اين نتيجه بدست آمد كه تزريق ژن ويروس آنفلوآنزا به درون ماهيچه موش باعث ايجاد يك پاسخ ايمنی كامل ميشود.
- در سال 1995 DNA برای اولين بار برای متوقف كردن پاسخ ايمنی بر عليه ويروس ايدز در انسان استفاده شد. در سال 1996 شركت ويكال موفق به ثبت يك Patent برای روش واكسيناسيون DNA شد. در همان سال مطالعات در زمينه لنفوم، آنفلوآنزا و ويروس هرپس آغاز گرديد.
در حال حاضر مطالعات در اين زمينه خيلی گسترده می باشد. توانايی پيشرفت غيرقابل باوری در زمينه بهداشت در اين پروژه متصور است و در آينده قدرت پاسخگويی در برابر بيماری هايی نظير سرطان و ايدز با قيمت ارزان از آن انتظار ميرود. برای مثال دكتر نابل موفق به توليد نوعي واكسن DNA شده كه سيستم ايمنی سلولی را در مقابل ويروس ايدز تحريك ميكند. اين امر بيانگر اهميت اين واكسن برای مقابله با ايدز است.
3-6- پادتن های تك دودمانی (آنتی بادی های مونوكلونال):
پادتن ها، پروتئين های ويژه ای هستند كه بدن برای مقابله با بيماريها از آنها استفاده ميكند. پادتن ها به وسيله گلبولهای سفيد خون در پاسخ به هر ماده ای شامل ميكرو ارگانيسم های مولد بيماری كه ماده خارجی به شمار ميروند، ساخته ميشوند. پادتنها ضمن گردش در خون به اين مواد خارجی متصل ميشوند و از آسيب رساندن آنها به بدن جلوگيری ميكنند.
پادتن های تك دودمانی دارای دو ويژگی سودمند هستند: نخست اينكه، آنها بسيار اختصاصی عمل ميكنند و هر پادتن فقط به يك آنتی ژن ويژه متصل ميشود. دوم اينكه بعضی پادتن ها وقتی با بروز بيماری فعال شوند به مقاومت برعليه بيماری ادامه می دهند. به دليل صفت اختصاصی بودن پادتن هاست كه تكنولوژی توليد پادتن های تك دودمانی بسيار پر ارزش است. اين پادتن ها نه تنها به عنوان درمان برای مقاومت در برابر بيماريها مورد استفاده قرار می گيرند، بلكه می توانند به تشخيص طيف گسترده ای از بيماريها كمك كنند و وجود داروها، فرآورده های باكتريايی و ويروسی و ديگر مواد غير معمول و غير طبيعی را در خون تشخيص دهند.
به دليل كاربردهای گسترده اين مواد، مدت های مديدی توليد آنها در مقادير خالص مورد توجه دانشمندان بوده است. سرانجام، در سال 1975، تكنولوژی توليد پادتن های تك دودمانی به وسيله ميلشتين و كوهلر در دانشگاه كمبريج ابداع گرديد. برای توليد پادتن های تك دودمانی، يك آنتی ژن به حيوان آزمايشگاهی مانند موش تزريق میگردد كه منجر به توليد پادتن در سلولهای لنفوسيت آن ميشود. لنفوسيت ها از طحال موش گرفته شده و با سلولهای سرطانی كه ميتوانند تا بی نهايت تكثير شوند امتزاج می يابند. نتيجه اين امتزاج ايجاد سلولهای هيبريد يا دورگهايی است كه "هيبريدوما" ناميده ميشوند. اين سلولها به طور مداوم قادر به توليد پادتن هستند. اين پادتن ها، پادتن های تك دودمانی ناميده ميشود زيرا آنها تنها از يك نوع سلول به وجود آمده اند.
پادتن ها به گونه ای روز افزون ابزار مهمی در تشخيص بيماريها ميشوند. افزايش كاربرد آنها در پزشكی به قدری سريع بوده است كه تهيه ليست كاملشان ممكن نيست. اين ليست، افزون بر اينكه شامل آزمون های تشخيص بارداری و مشخص كردن سرطانها بوده، شامل تشخيص ويروسهای معده ای، هپاتيتB، فيبروز كيستی و بيماری هايی مانند ايدز نيز مي‌باشد كه از طريق جنسی منتقل ميشوند.
آزمونهای مبتنی بر پادتن های تك دودمانی، ميتوانند به گونه ای طراحی شوند كه نياز به استفاده از مواد گران قيمت نداشته باشند. آنها همچنين ميتوانند به جای صرف چند ساعت يا چند روز كه در گذشته معمول بوده است، در طی چند دقيقه نتيجه را مشخص كنند. همچنين چون آزمونهای مذكور بسيار حساس اند، مقدار نمونه ای كه بايد از بيمار گرفته شود، اندك است. چنان كه در بعضی موارد حتی يك قطره خون برای تشخيص كافی است. بعضی از اين آزمايش ها به قدری راحت و ارزان اند كه در مطب دكتر و يا حتی در خانه نيز انجام پذيرند. در عين حال، انجام آزمون های پيچيده تری نيز امكان پذير است.
به عنوان مثال، پادتن های تك دودمانی حامل مواد راديو اكتيو و يا مواد حساس به اشعه ايكس برای مشخص كردن جايگاه تومور مورد استفاده قرار ميگيرند. بنابر اين، با استفاده از سيستم های رديابی و تصوير برداری كامپيوتری نوين، جايگاه تومور را ميتوان تعيين كرد. پژوهش های بيشتری برای استفاده از آنها در درمان سرطان، التهاب ها و نواقص سيستم ايمنی در حال بررسی است.
مآخذ: 1- محمدحسين صنعتی، نسرين سادات اسمعيل زاده، 1380. "بيوتكنولوژی راه گشای مشكلات بشری در سده بيست و يكم". انتشارات مركز ملی تحقيقات مهندسی ژنتيك و تكنولوژی زيستی
2- جان ا. اسميت (ترجمه علی فرازمند). 1372، "بيوتكنولوژی" انتشارات دانشگاه علامه طباطبايی
