2- زیست فناوری دارویی پیشرفته

امروزه، روش‌های زیست‌فناورانه تبدیل به یکی از مهم‌ترین و کارآمدترین روش‌ها برای تولید محصولات و پژوهش‌های دارویی شده‌است. تا حدی که حدود 15% از داروهایی که امروزه در حال تولید هستند، منشأ زیستی و زیست‌فناوری دارند. پیش‌بینی می‌شود در آینده، فراوانی داروهای دارای فرمولاسیون زیستی افزایش خواهد یافت. زیست‌فناوری به صنعت داروسازی در جهت ایجاد محصولات، فرآیند‌ها، روش‌ها و سازوکارهای جدید و همچنین ارتقای محصولات پیشین، کمک شایانی می‌کند. در نتیجه، رقابت بین‌المللی برای تولید محصولات جدید جدی‌تر شده و فرصت‌های شغلی فراوان ایجاد می‌شود.

اکنون به چند حوزه‌ی جدید و روبه‌رشد از زیست‌فناوری دارویی اشاره می‌کنیم.

2-1 پیشرفت رهایش دارو [1]با کمک زیست‌فناوری دارویی

انتقال و رهایش دارو در بدن، حوزه‌ای بسیار مهم در پزشکی و درمان است. انتقال داروی هدفمند و کنترل‌شده، با جلوگیری از تجزیه نابهنگام دارو، افزایش دریافت دارو، حفظ غلظت دارو در طی درمان بواسطه کنترل سرعت رهایش دارو و کاهش اثرات جانبی از طریق دارورسانی هدفمند به جایگاه و سلول خاص، موجب دسترسی بهتر و اثربخشی بیشتر دارو می‌شود.

 

(شکل- 7) اصول رهایش دارو؛ ایمن بودن، کارایی بیشتر با دوز کمتر، ثبات بیشتر، طول اثر بیشتر

برای کاهش میزان تجزیه دارو، جلوگیری از اثرات جانبی مضر، افزایش دسترسی به دارو و رسانش دارو در ناحیه هدف، سیستم های انتقال و هدف‌یابی [2]متنوعی در حال پیشرفت است. برای رهایش پیوسته‌ی یک دارو بایستی از پلیمرهایی استفاده کرد که دارو را با سرعتی قابل کنترل منتشر ‌کنند یا این‌که دارو با تجزیه پلیمر در طول زمان آزاد شود.

 

(شکل-8) استفاده ازسیسلکای تولیدشده توسط دیاتومه‌های سبز (نوعی جلبک میکروسکوپی) در سیستم دارورسانی مبتنی بر سیلیکا (Diatoms Green Nanotechnology for Biosilica-Based Drug Delivery Systems)

امروزه دارورسانی تبدیل به حوزه‌ای چندگانه و مستقل از پژوهش شده و توجه تولیدکنندگان محصولات دارویی، پزشکان و صنعت را به خود جلب کرده‌است. داروسانی ایمن و هدفمند می‌تواند کارایی گروهی از داروهای رایجی را که در حال حاضر در بازار عرضه می‌شوند، افزایش دهد. علاوه‌براین، بر توسعه و موفقیت راه‌کارهای دارویی نوین، همچون دارورسانی با پپتید و پروتئین، استفاده از گلیکوپروتئین و ژن‌درمانی و تأثیرگذار خواهدبود. فناوری‌های نوین بسیاری با هدف رهایش موثر دارو ایجاد شده‌اند که شامل ایمپلنت‌ها، نانوبیوتکنولوژی، کپسوله‌کردن[3]( فرایندی که طی آن یک یا چند ماده وارد کپسول و یا محفظه‌ای شبیه به کپسول می‌شوند) سلول و پپتید، ایجاد تغییرات شیمیایی و غیره می‌شود.

 

 

2-1-1 انواع سیستم‌های حمل  دارو در رهایش هدفمند دارو

میکروکپسول ها، لیپوپروتئین ها (مولکولی که در ساختارش لیپید و پروتئین دارد)، لیپوزوم ها و میسل ها انواع مختلف سیستم‌های حامل در دارورسانی هستند. حامل ها از نظر شیوه‌ی عملکرد ممکن است به آهستگی در بدن تجزیه شوند، القایی باشند (مثلاً حساس به حرارت یا pH) و یا حتی آنتی بادی خاصی باشند که علیه ترکیبات ناحیه مورد نظر هدفمند شده‌اند.

 

(شکل-9) انواع حامل‌ها در دارورسانی؛ نانوذرات پلی‌مری، میسل‌های پلی‌مری، دندریمرها، لیپوزوم، نانوذرات مبتنی بر ویروس، نانو لوله‌های کربنی
  • میسل‌ها[4] : میسل در نتیجه تجمع بلوک هایی با سر آب‌دوست و دم آب‌گریز تشکیل شده است که یکی از سیستم‌های دارورسانی معروف به‌شمار می‌روند. داروهای آب‌گریز مطابق قوانین فیزیک در مرکز میسل ها به دام افتاده اند و به جایگاه هدف منتقل می شوند.

 

(شکل-10) در یک محیط آبی، مونومر‌های میسل آرایش خاصی به خود می گیرند. به طوری که سر آب‌دوست که در تماس با آب است در بخش خارجی میسل و دم آب‌گریز نیز در بخش درونی میسل (دور از آب) قرار می‌گیرد.
  • لیپوزوم ها[5] : وزیکول هایی که از یک، چند یا تعداد زیادی از لایه هایفسفولیپیدی (ترکیبی متشکل از گروه فسفات و زنجیره‌های اسید چرب) تشکیل شده است. لیپوزوم‌ها  رایج ترین سیستم انتقال دارو هستند و استفاده از آن‌ها به عنوان سیستم انتقال ، ما را از دوز بالای دارو بی‌نیاز و در نتیجه سمیت و اثرات جانبی دارو را کم می‌کند. لیپوزوم‌ها می‌توانند پروتئین وDNA  را حمل کنند. لیپوزوم ها برای انتقال آمفوتریسین B [6] علیه عفونت های قارچی و پروتوزایی، دوکسوروبیسین[7] برای درمان سرطان سینه و انتقال واکسن‌های هپاتیت  A و آنفولانزا به عنوان حامل دارو استفاده می‌شود.
  • دندریمر (درخت‌پار)[8]: ذرات نانومتریِ(اندازه‌شان در حد نانومتر است)پرشاخه با آرایش متقارن هستند. آن ها از یک هسته‌ی مرکزی، واحدهای شاخه دار در اطراف و گروه‌های عاملی در انتهای شاخه‌ها تشکیل شده اند. به دلیل آزمایشات کمی که روی این سیستم انجام شده است هنوز یک سیستم ایمن و غیر سمی نیستند.

(شکل-11) وا‌ژه‌ی دندریمر از واژه‌ای یونانی دِندِرون به معنای درخت، ریشه گرفته‌است. ماده‌ی دارویی که قرار است با دندیمر حمل شود، به طرق مختلف (مثلاً پیوند کوالانسی یا الکترواستاتیک، یا وجود یک ماده‌ی اتصال‌دهنده( با گروه‌های عاملی انتهای شاخه‌ها پیوند برقرار می‌کند. در بدن شخص، یک عامل القایی (مانند تغییر در حرارت یا pH) موجب جدا شدن دارو از شاخه‌های دندریمر و دارورسانی هدف‌مند خواهدشد.

  • ذرات پلی‌مری: شامل دو دستهنانوذرات[9]  و میکروذرات[10] هستند که از پلیمرهای طبیعی یا سنتزی (ساخته‌شده به دست بشر) تشکیل شده اند .پایداری بالا، زیست‌سازگاری و رهایش آهسته و مداوم دارو، آن ها را به حامل هایی مناسب برای انتقال دارو تبدیل کرده است. در بین پلیمرها ذرات Poly(lactide-co-glycolide) (PLGA) به عنوان حامل مناسب برای انتقال انواع داروها برای درمان بیماری های عفونی نمونه های موفق بوده اند.

گفتیم نانوذرات یکی از انواع ذرات پلی‌مری مورد استفاده در دارورسانی است. نانوذرات شامل ذرات کروی و نانوکپسول ها با اندازه بین (nm200-10)  می‌شود. انواع مختلف نانوذرات قادر به جذب یا کپسوله کردن دارو بوده و در نتیجه نقش محافظت از آن در برابر تجزیه‌ی شیمیایی و آنزیمی را دارند. در سال‌های اخیر نانوذرات  با ساختارهای پلیمری تجزیه‌پذیر به علت پتانسیل بالا در رهایش کنترل شده‌ی دارو در هدف‌یابی اندام یا بافت خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین پژوهشگران از نانوذرات به عنوان حامل DNA در ژن درمانی نیز بهره‌مند می‌شوند.

(شکل-12) رهایش هدفمند دارو. می‌توان با مولکول خاصی نانوذره‌ی حامل دارو را هدف‌مند کرد. این مولکول ممکن است در محل بافت یا اندام هدف با گیرنده‌ی خاصی اتصال برقرار کند. (مانند مدل قفل و کلید)
  • نانو لوله‌های کربنی[11]: گروهی از زیست‌ماده که برای انتقالانواع پپتیدها، پروتئین ها، نوکلئیک اسیدها، آنتی بیوتیک ها به سلول های پستانداران و سایر عوامل درمانی – به خاطر داشتن سمیت پایین و عدم ایجاد پاسخ های ایمنی – مورد توجه قرار گرفته است.

 

(شکل-13) تصویر یک نانو لوله‌ی کربنی چند جداره

 

2-1-2 چشم انداز آینده‌ی رهایش دارو

توسعه‌ی داروهای جدید فرایندی زمان‌بر و پرهزینه است. امروزه‌ بهبود نسبی اثر دارو، مهمترین هدف زیست‌فناوری در حوزه‌ی دارو است؛ طی 20 سال اخیر محققان تحقیقات خود را برمبنای نانوزیست‌فناوری در بهبود شیوه‌های انتقال دارو و هدفمندکردن دارو قرار داده اند. بهبود تکنیک‌های انتقال در نهایت سبب کاهش سمیت و افزایش بازده اثر دارو می‌شوند. رویکرد دیگر در انتقال دارو گذشتن از سدهای فیزیکی خاص در بدن (مانند سد خونی- مغزی) یا یافتن مسیرهای قابل قبول در انتقال داروهای پروتئینی به جای مسیرهای گوارشی است، چرا که با گذر دارو از مسیر گوارشی امکان تجزیه‌ی آن و اثرات جانبی افزایش می‌یابد.

2-2 تولید واکسن‌های جدید و کارآمد با روش‌های زیست‌فناوری

2-2-1 آشنایی با واکسن

واکسن، محصولی است که با ورود به بدن، شخص را در برابر ابتلا به بیماری خاصی مصون می‌کند. واکسن به سیستم ایمنی بدن فرد کمک می‌کند تا عامل بیماری‌زا، مانند باکتری و ویروس، را شناسایی کرده، با آن مبارزه کرده و از استقرار آن در بدن جلوگیری کند. برخلاف انواع روش‌های درمانی و التیام‌دهنده، واکسن‌ها از ما در مقابل بیش از 25 بیماری ناتوان‌کننده یا کشنده -پیش از آن‌که به آن‌ها مبتلا شویم- محافظت می‌کنند؛ بیماری‌هایی نظیر سرخک، فلج اطفال، کزاز، دیفتری، آنفولانزا، حصبه و سرطان دهانه‌ی رحم.

برخی از زیست‌شناسان ادوارد جنر[12] و برخی دیگر لوئی پاستور [13]را کاشف واکسن می‌دانند .اما شاید بتوان گفت جنر به‌طور اتفاقی و با بخت‌یاری با واکسن و ایجاد مصونیت توسط آن آشنا شد. وقتی جنر جوان بود، شیردوشی به او گفت که هرگز به آبله مبتلا نخواهد شد، چون قبلاً به آبله گاوی مبتلا بوده‌است. بعدها وقتی جنر پزشک شد و به بی‌فایده بودن تلاشهایش برای درمان این بیماری پی برد، جمله آن شیردوش را به خاطر آورد. در سال ۱۷۹۶ او تحقیق کرد و دریافت شیردوشان تقریباً هرگز، حتی وقتی از مبتلایان به آبله پرستاری می‌کنند، دچار آبله نمی‌شوند. به نظرش رسید که آبله گاوی را به افراد تلقیح کند، تا آنها را از ابتلا به بیماری مرگبارتر آبله مصون سازد. شاید با خود فکر کنیم تنها خوش‌شانس بوده که شاهد چنین اتفاقی بوده، اما کنار هم قرار  دادن شواهد و نتیجه‌گیری‌های درست و مناسب، مهم‌ترین گام در کشف واکسن بود.

پس از آن در سال 1880 لویی پاستور برای ایمن‌سازی مرغان علیه وبا، که در یک همه‌گیری ،10% طیور فرانسه را از بین برده بود، روشی ابداع کرد. او باکتری ایجاد کننده این بیماری را جداسازی کرد و با کشت شکل ضعیف شده و تلقیح آن به مرغان، آن‌ها را نسبت به حمله مرگبار بیماری ایمن ساخت.

(شکل-14) برنامه‌ی واکسیناسیون علیه دیفتری در دهه ی 1920؛ نیویورک.

بیش از هفده سال از تاریخی که سازمان جهانی بهداشت رسماً اعلام داشت برای نخستین بار یک بیماری عفونی (آبله) از سطح کره زمین ریشه‌کن شده است، می‌گذرد. دیگر احتیاجی به بیمارستانهای مخصوص برای درمان مبتلایان به آبله نیست و واکسناسیون علیه آن در همه جا متوقف شده است. پولی که با ریشه‌کن شدن آبله در جهان پس‌انداز می‌شود، هر سال بالغ بر یک میلیارد دلار است. یعنی رقمی بیش از سه برابر آنچه برای اجرای برنامه ریشه‌کن‌سازی هزینه شد. به دنبال آن در اجلاس مجمع جهانی بهداشت در سال 1988، آن سازمان برنامه آینده خود را برای ریشه‌کن ساختن فلج اطفال تا سال 2000 میلادی اعلام داشت.

 

در حال حاضر، اکثر کودکان نوبت‌های واکسن خود را به موقع دریافت می‌کنند. اما متاسفانه نزدیک به 20 میلیون کودک در سراسر دنیا هنوز از این امکانات محروم اند؛ کودکانی که در معرض ابتلا به بیماری‌های خطرناک، ناتوانی و مرگ هستند.

(شکل-15 ) پیشگیری از مرگ ۳ میلیون کودک در سال با انجام برنامه واکسیناسیون.
تقریباً همه‌ی ما اولین بار در روز تولدمان با واکسن آشنا شده‌ایم!

بهتر است با بعضی اصطلاحات درباره‌ی واکسن آشنا شویم:

2-2-2 واکسیناسیون[14]

به عملی که طی آن واکسن را با هدف ایمن‌سازی[15] در برابر بیماری خاصی وارد بدن شخص می‌کنند، واکسیناسیون می‌گویند.

بیشتر واکسن‌ها از طریق تزریق با سوزن وارد بدن می‌شوند اما انواع دیگری از راه دهان (از راه خوراکی) و انواع دیگری از طریق اسپری کردن در بینی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

2-2-3 ایمن‌سازی

ایمن‌سازی فرایندی است که طی آن یک فرد یا یک حیوان در برابر بیماری محافظت می‌شود. ممکن است ایمن‌سازی را با واکسیناسیون اشتباه بگیرید؛ در واقع واکسیناسیون منجر به ایمن‌سازی خواهد شد. فرد در نتیجه‌ی ایمن‌سازی در برابر بیماری خاصی، ایمن می‌شود؛ به این معنی که می‌تواند بدن ترس در معرض عامل بیماری قرار گیرد!

(شکل-16) با گسترش وبا (نوعی بیماری با عامل باکتریایی که باعث اسهال شدید و از دست دادن آب بدن می‌شود) در بین مهاجران بنگلادشی، پیش‌بینی می‌شود بیش از 635هزار کودک تحت واکسیناسیون قرار گیرند. بدین ترتیب شمار مرگ و میر و مبتلایان به‌طور چشم‌گیری کاهش خواهد یافت. این برنامه هم اکنون در حال اجراست.

 

2-2-4 واکسن‌های چندگانه[16]

واکسن‌های چندگانه، شامل دو یا چند واکسن هستند که به‌صورت یک‌جا به بدن شخص وارد می‌شوند. این کار چند مزیت دارد از جمله؛

  • برنامه‌ریزی برای واکسیناسیون در واکسن‌های چندگانه نسبت به واکسن‌های تکی بهتر و راحتتر صورت می‌گیرد.
  • حتماً شنیده‌اید که نوزاد تازه متولدشده بایستی انواع مختلف واکسن را دریافت کند. تصور کنید واکسن 3 یا 5 گانه قرار باشد جداجدا تزریق شود. مسلماً درد بیشتری به نوزاد تحمیل خواهدشد.

مثال‌هایی از واکسن‌های چندگانه:

– سرخک، اوریون، سرخجه[17]

– دیفتری ، سیاه سرفه، کزاز، هپاتیت ب و هموفیلوس انفلوانزا نوع ب‌[18]

پژوهشگران در حال بررسی و تولید واکسن‌های چندگانه‌ی نوین هستند، بنابراین در آینده شاهد نسل جدیدی از این گونه واکسن‌ها خواهیم بود.

 

2-2-5 عملکرد واکسن چگونه است؟

یک سیستم ایمنی سالم در برابر مهاجمین از بدن محافظت می‌کند. سیستم ایمنی از انواع مختلفی از سلول‌ها تشکیل شده‌است؛ سلول‌هایی که با عامل بیماری‌زا مبارزه کرده و آن را از بدن پاک می‌کنند. لازمه‌ی چنین فعالیتی این است که سیستم ایمنی، عوامل بیگانه و مهاجم را خطرآفرین بشناسند. شناسایی عامل و سپس مبارزه با آن نتیجه‌ی فعالیت دو گروه از مولکول‌ها به نام آنتی‌ژن و آنتی‌بادی است؛

آنتی‌ژن: مولکول‌های سطحی که مشخصه‌ی یک سلول هستند و سیستم ایمنی از طریق آن‌ها، سلول را شناسایی می‌کند. هر سلول، آنتی‌ژن‌های مخصوص به خود را دارد آن را از سلول‌های دیگر متمایز می‌کند.

آنتی‌بادی: مولکول‌هایی که با آنتی‌ژن اتصال برقرار می‌کنند به گونه‌ای که آنتی‌ژن مانند یک کلید در آنتی‌بادی که نقش قفل را دارد قرار می‌گیرد.

(شکل-17) در تصویر فوق، اتصال اختصاصی آنتی‌ژن با آنتی‌بادی مشخص است. همان‌طور که می بینید هر نوع از آنتی‌ژن (مولکول‌های سطحی) با آنتی‌بادی خاصی جور شده‌است. (جور شدن می‌تواند بر اساس شکل، بار الکتریکی و عوامل دیگر باشد)

نقش واکسن همین تسهیل در شناسایی است؛ به بدن کمک می‌کند مهاجمین جدیدی را که بدن با آن‌ها مواجه می‌شود، بشناسد. واکسن بدن را تحریک می‌کند تا علیه آنتی ژن‌های مهاجم، آنتی‌بادی بسازد. به علاوه به سلول‌های ایمنی کمک می‌کند تا آنتی‌ژن‌های سطح عامل بیماری‌زا را (با تولید سلول‌های ایمنی خاطره که شکل آنتی‌ژن عامل بیمار‌ی‌زا را در خود ذخیره می‌کنند) به خاطر بسپارند. در نتیجه در صورت مواجهه‌ی مجدد با آن عامل، بدن خیلی راحت‌تر و سریع‌تر پاسخ داده و به مبارزه می‌پردازد.

واکسن، شکل ایمن و بی‌خطر عامل بیماری‌زاست که در معرض سیستم ایمنی بدن قرار می‌گیرد. اشکال بی‌خطر می‌توانند یکی از انواع زیر باشند:

  • مولکول پروتئین یا قند که در سطح عامل بیماری‌زا قرار دارد.
  • شکل کشته‌شده یا غیرفعال‌شده ی عامل بیماری‌زا
  • توکسوئید [19]که حاوی توکسین (سم) تولیدشده توسط عامل بیماری‌زاست.
  • عامل بیماری‌زای ضعیف شده

 

2-2-6 به‌کارگیری روش‌های نوین زیست‌فناوری در تولید واکسن

واکسن‌های تولید شده با روش‌های زیست‌فناوری معمولاً شامل بخشی از میکروب هستند و کل سلول میکروبی (مانند آن‌چه که در قدیم برای ساخت واکسن استفاده می‌شد) در واکسن حضور ندارد. این نوع واکسن‌ها ممکن است حاوی DNA، RNA یا پروتئین‌های میکروب باشند. لازمه‌ی حداکثر اثرگذاری این گونه واکسن‌ها، استفاده از دوزهای بالاتر و یا یادآور واکسن است؛ چرا که اثر واکسن به مرور زمان کمرنگ می‌شود.

محصولات زیادی در این حوزه در کشورهای مختلف در حال تولید است که بعضی از آن‌ها بسیار موفق بوده‌اند. به یکی از مثال‌ها توجه فرمایید:

 

واکسن ویروس هپاتیت B؛

ویروس هپاتیت B، کبد فرد میزبان را هدف قرار می‌دهد و منجر به نارسایی‌های کبدی می‌شود. برای تولید واکسنی که منجر به محافظت در برابر این بیماری می‌شود می‌توان از روش‌ DNA نوترکیب بهره گرفت. این واکسن حاوی آنتی‌ژن‌های سطحی قرارگرفته بر روی پوشش پروئینی ویروس است. ژن مربوط به این آنتی‌ژن‌ها را با استفاده از روش‌های مهندسی ژنتیک وارد ژنوم (مراجعه شود به کتاب زیست‌فناوری پزشکی پیشرفته، بخش ژن‌درمانی) سلول ساکارومیسز سرویزیه ( (مخمر نان( می‌کنند. بدین ترتیب، یک سلول مخمر مهندسی‌شده خواهیم داشت که آنتی‌ژن‌های سطحی ویروس هپاتیت B را همراه با سایر ژن‌هایش بیان کرده (مراجعه شود به کتاب مبانی زیست فناوری پزشکی، بخش ژن‌درمانی) و آنتی‌ژن‌ها را به تعداد بسیار بالا تولید می‌کند.

(شکل-18) مراحل ایجاد یک واکسن حاوی زیرواحدهای پروتئینی ویروس هپاتیت ب با استفاده از مخمر نوترکیب؛
1) ژن کدکننده‌ی آنتی‌ژن سطحی ویروس جداسازی می‌شود.
2) ژن موردنظر با روش‌های مهندسی ژنتیک درون DNA سلول مخمر وارد می‌شود.
3) سلول مخمر دست‌کاری‌شده، آنتی‌ژن‌های سطحی ویروس را از جنس پروتئین هستند، تولید می‌کند.
4) با روش‌های مختلف پروتئین‌های تولیدشده را خالص‌سازی و به عنوان واکسن استفاده می‌کنند.

 

2-2-7 جایگاه کشورمان در تولید واکسن چگونه است؟

رئیس موسسه واکسن و سرم‌سازی رازی می‌گوید: «ایران در زمینه تولید واکسن و سرم انسانی و دامی رتبه اول خاورميانه را به دست آورده است.»

وی در ادامه افزود: «ايران با توليد سالانه بيش از ۳ ميليارد دوز واکسن و سرم در منطقه خاورمیانه جایگاه اول به دست آورده است. امروزه واکسن‌های ايراني سه گانه، دو گانه، ديفتري، کزاز، سياه سرفه، واکسن ويروسي انسان مانند سرخک، سرخجه، اوريون، در قالب ۳ گانه MMR و واکسن فلج اطفال و سرم‌های درمانی ضد دیفتری و ضد کزاز در کشورمان تولید می‌شود.»[20]

ایران، تولیدکننده‌ی روزانه 350 میلیون دوز واکسن دامی است. توسعه‌ی بخش خصوصی و جذب سرمایه‌های این بخش در صنعت واکسن و سرم‌سازی، امنیت غذایی و ارتقای سلامت و بهداشت محصولات دامی را در بردارد.

 

(شکل-19) در حال حاضر برنامه‌ی واکسیناسیون دامی در برابر تب برفکی، بروسلوز ، آبله‌ی گاوی، قانقاریایی کبدی و غیره در حال اجراست.

 

2-3 توکسین[21] ؛ زهر یا دارو؟!

توکسین، ماده‌ای سمی و محصول فعالیت‌های متابولیکی (سوخت‌وسازی) یک موجود زنده است. این ماده معمولاً در مواجهه با بافت ناپایدار و بسیار سمی است و می‌تواند بافت را به تولید آنتی‌بادی تحریک کند. باکتری‌ها، جلبک‌ها، قارچ‌ها و گیاهان عالی و جانوران انواع مختلفی از توکسین‌ها را تولید می‌کنند.

 

2-3-1 تاریخچه ی توکسین؛ از ایجاد مسمومیت تا درمان بیماری‌ها

سال‌ها پیش از این‌که شیمی‌دان‌ها بتوانند از محل خراش ناشی از پیچک زهرآلود، سم را شناسایی کنند، بشر از توکسین‌های طبیعی برای از بین بردن آفات و حشرات بهره می‌برد. برای مثال، گیاه کرچک توکسینی سمی و فوق العاده قوی به نام ریسین [22] تولید می‌کند.

(شکل-20) تصویری از گیاه سمی کرچک

باکتری کلستریدیوم بوتولینوم231] یکی از باکتری‌های بسیار خطرناک در طول تاریخ بوه‌است و سم آن به نام بوتولینوم قرن‌هاست حیات بشر را تهدید می‌کند. اولین شواهد از بوتولیسم (بیماری به‌وجود آمده در اثر مواجهه با توکسین بوتولینوم) ناشی از مصرف غذای آلوده به توکسین به قرن 18 میلادی برمی‌گردد، زمانی‌که مصرف گوشت و سوسیس آلوده منجر به مرگ شمار زیادی از اهالی ووتمبرگ آلمان شد. علائم این بیماری، درد در قفسه‌ی سینه، گیجی و خواب آلودگی، ضعف شدید عضلانی و در نهایت فلج کامل و مرگ فرد است. (توکسین این باکتری در گوشت مرغ فاسد، کنسرو ماهی، کنسرو لوبیا و سبزیجات خام آلوده وجود دارد) جاستینوس کرنر242] با بررسی علائم بیماران متوجه مسمومیت آن‌ها به نوعی سم زیستی شد. کرنر همچنین اعلام کرد این توکسین می‌تواند با اهداف درمانی مورد استفاده قرار گیرد. نخستین بار از توکسین این باکتری در دهه‌ی 1970 برای درمان دوبینی استفاده شد.

زیست‌فناوری ما را قادر ساخت از چنین باکتری و توکسین خطرناکی به‌عنوان یکی از کارآمدترین درمان‌ها بهره‌مند شویم. بدین ترتیب که از خاصیت فلج کنندگی بوتولینوم به‌صورت کنترل‌شده و با حذف عوامل تحریک‌کننده‌ی سیستم ایمنی موجود در توکسین، در راستای درمان بسیاری از بیماری‌ها استفاده می‌کنیم.

امروزه این توکسین باکتریایی یکی از پرطرفدارترین درمان‌هاست! از جمله کاربردهای آن عبارت اند از؛

  • درمان اسپاسم‌ها (گرفتگی‌ها)ی عضلانی
  • درمان تعریق بیش‌ازحد
  • تکسین‌دهنده‌ی دردهای شدید و مزمن
  • انقباض مزمن عضلات صاف (مانند مری)
  • سردردهای میگرنی
  • کاربرد در زیبایی (بوتاکس[25] نام تجاری سم بوتولینوم است که برای عدم ایجاد چین و چروک در پیشانی طرفداران زیادی دارد)

(شکل-21) درمان فلج پلک به کمک توکسین بوتولینوم

 

2-3-2 چشم‌انداز کشورمان در استفاده از توکسین‌های باکتریایی

یکی از سازوکارهای انواع توکسین‌ها (گیاهی، باکتریای و غیره) برای از بین بردن سلول هدف، ایجاد مرگ برنامه‌ریزی شده یا آپوپتوز[26] است. طی این فرآیند، سیستم‌های سلول به‌طور خودکار از کار افتاده، سلول متلاشی شده و از بین می‌رود. زیست‌فناوری از این قابلیت نیز در جهت پیشبرد اهداف درمانی کمک می‌گیرد. به‌طور مثال، برای از بین بردن سلول‌های سرطانی که به‌طور غیر قابل کنترل در حال رشد و تقسیم هستند، می‌توان از توکسین‌ها بهره گرفت.

سرطان پستان شایع ترین عارضه‌ی بدخیم در زنان و دومین عامل مرگ و میر به دلیل بیماری سرطان در سراسر دنیا می‌باشد. از سوی دیگر مقاوم شدن سلول‌های سرطانی پستان به داروهای ضد سرطانی این نگرانیها را دو چندان کرده‌است. همانطور که ذکر شد، مطالعات نشان داده‌اند که بیان برخی سموم پروتئینی باکتری‌ها قابلیت القاء مرگ برنامه ریزی شده در سلول‌های سرطان انسانی را داشته و بنابراین به عنوان یک گزینه مناسب برای ژن درمانی[27] علیه بیماری سرطان مطرح می‌شوند. ژن درمانی با قدرت بالا در از بین بردن هدفمند سلول­های سرطانی و عدم آسیب به سلول‌های سالم توسط این سیستم‌های باکتریایی به خوبی صورت می‌پذیرد. بدین معنی که سیستم‌های آسیب زننده‌ی باکتریایی طی فرآیند ژن‌درمانی دست‌کاری شده و همچنین آنتی‌ژن‌های سطح سلول‌های سرطانی را شناسایی کرده و تنها تأثیر خود را بر آن‌ها اعمال کنند. لذا آسیب به بافت های سالم به حداقل میزان خود رسیده و عوارض اینگونه درمان­ها در بیماران سرطانی ناچیز است. از سوی دیگر مقاومت دارویی سلول­های سرطانی به این نوع درمان‌ها تقریبا امکان ناپذیر است.

(شکل-22) پروآنتوسیانین یکی از مواد موجود در گیاهانی همچون انگور و انواع توت‌هاست.
در این تصویر پس از عبور این ماده از سد غشای پلاسمایی، با آسیب به ماده‌ی ژنتیکی، چرخه‌‌ی سلولی و همچنین اندامک‌ میتوکندری، سلول دچار مرگ برنامه‌ریزی شده می‌شود و از بین می‌رود. با هدف‌مند سازی چنین موادی، می‌توان از رشد و تکثیر سلول‌های سرطانی جلوگیری کرد.

 

2-4 جایگاه و چشم‌انداز کشورمان در حوزه‌ی زیست‌فناوری دارویی

زیست فناوری به عنوان پاک‌ترین فناوری می‌تواند نقش مؤثری در اقتصاد کشورها داشته باشد. کشور ما نیز با پیشرفت در این حوزه جایگاه خوبی از نظر تولید محصول و مقاله در بین رقبا کسب کرده و مسؤولان برای رشد اقتصاد زیستی برنامه‌ریزی کرده‌اند.

مصطفی قانعی دبیر ستاد توسعه زیست فناوری معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری در این باره می‌گوید: «ایران در زیست فناوری جایگاه خوبی از نظر تولید محصول و مقاله در منطقه، آسیا و دنیا دارد، به طوریکه بین ۵ تولیدکننده نخست در آسیا در حوزه زیست فناوری قرار دارد؛ ایران در حوزه داروسازی نیز رتبه هشتم دنیا را در اختیار دارد و البته در اقتصاد زیستی هم بخصوص در حوزه دارو عملکرد موفقی داشته است.»[28]

 

 

 

[1] drug delivery

[2] targeting

[3] encapsulation

[4] micelle

[5] liposome

[6] amphotericin B

[7] doxorubicin

[8] dendrimer

[9] nanoparticle

[10] microparticle

[11] carbonic nanotube

[12] Edward Jenner

[13] Louis Pasteur

[14] vaccination

[15] immunization

[16] combination vaccines

[17] (measles، mumps و rubella (MMR))

[18] (Diphtheria، Pertussis، Tetanus, Hepatitis B و Hib. DPT)

[19] toxoid

[20] (منبع خبر: خبرگزاری فارس)

[21] toxin

[22] ricin

[23] Clostridium botulinum

[24]  Justinus Kerner

[25] botox

[26] apoptosis

[27] رجوع شود به کتاب زیست‌فناوری پزشکی؛ بخش ژن‌درمانی

[28] خبرگزاری فارس

 

 

3- منابع

1)       محمد، رمضانی. (1386) . کتاب بیوتکنولوژی دارویی. دانشگاه علوم پزشکی مشهد

2) http://bio1.ir/blag/biotech/pharmaceutical-biotechnology/98-recent-advances-in-drug-delivery-in-pharmaceutical-biotechnology.html

3) Medina, S. H., El-Sayed, M. E. H. ( 2009) . “Dendrimers as Carriers for Delivery of Chemotherapeutic Agents”.Chem.,

4) Nanjwade, B. K., Bechra, H. M., Derkar. G. K., Manvi. F. V., Nanjwade. V. K., (2009) “Dendrimers: Emerging polymers for drug-delivery systems”.,European Journal of Pharmaceutical Sciences.

5)       Gaisser S, et al. Z Evid Fortbild Qual Gesundhwes. (2010). The role of biotechnology in pharmaceutical drug design

6) Schulte-Mattler WJ (2008) . Use Of botulinum toxin A In adult neurological disorders: efficacy, tolerability and safety. CNS Drugs

7)        Yuan‐Chuan Chen, Hwei‐Fang Cheng, Yi‐Chen Yang and Ming‐ Kung Yeh (2017). Biotechnologies Applied in Biomedical Vaccines

8)       Maria Kechagia, 1 ,* Dimitrios Basoulis, 2 Stavroula Konstantopoulou, 1 Dimitra Dimitriadi, 1 Konstantina Gyftopoulou, 1 Nikoletta Skarmoutsou, 1 and Eleni Maria Fakiri 1  (2013). Health Benefits of Probiotics: A Review

9) http://www.pharmacy180.com/article/recombinant-hepatitis-b-vaccine-690/

10) https://www.who.int/topics/vaccines/en/

اشتراک گذاری:

دیدگاهتان را بنویسید