5- میکروب‌ها در زیست فناوری دارویی

5-1 میکروب‌ها و تولید دارو

همه‌ی ما از سرعت بالای رشد، تکثیر و متابولیسم باکتری‌ها آگاهیم. آن‌ها با سرغت زیاد ژن‌های خود را بیان کرده و پروتئین تولید می‌کنند. برای این منظور آن‌ها را در محفظه‌هایی به نام فرمانتور [1]نگهداری می کنند تا شرایط مساعد برای رشدشان مهیا باشد. درون فرمنتور شرایط مساعد برای رشد باکتری اعم از دما و pH مناسب و مواد مغذی و ضروری برقرار است. بدین ترتیب باکتری‌ها قادرند به تکثیر و تولید محصول با سرعت زیاد بپردازند. این ترکیبات یا بصورت طبیعی توسط خود باکتری تولید می‌شوند (مانند آمیلاز که محصول باکتری‌های ترموفیل (گرمادوست) است و در تولید شوینده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد) و یا ژن مربوط به این محصولات به کمک زیست‌فناوری و با دستکاری انسان درون ماده‌ی ژنتیکی باکتری ادغام می‌شود.

 

(شکل- 15) اگر بتوانیم با استفاده از مهندسی ژنتیک، ژن دلخواه خود را در ژنوم (محتوای ژنتیکی) باکتری وارد کنیم، در مدت زمان کوتاه و با هزینه‌ی کم مقدار زیادی از محصول مورد نظر خود را در اختیار خواهیم داشت.
در این تصویر، ژن کدکننده‌ی پروتئین انسولین (رجوع شود به کتاب زیست‌فناوری پزشکی؛ بخش ژن‌درمانی)، در ژنوم باکتری وارد شده‌است، در نتیجه سلول باکتری این ژن را هم همراه با سایر ژن‌های خود بیان می‌کند (از روی این ژن پروتئین انسولین را می‌سازد).

بدین منظور، ابتدا باید با یک آنزیم خاص دو طرف قطعه ی ژنتیکی کدکننده‌ی محصول را برش بزنیم. سپس با همان آنزیم در ژنوم باکتری نیز یک برش ایجاد می‌کنیم. به این نوع آنزیم‌ها آنزیم‌های محدود الاثر می‌گویند. ویژگی این آنزیم‌ها این است که حین برش، یک قطعه‌ی تک رشته در محل برش ایجاد می‌کنند. در نتیجه به دلیل استفاده از یک آنزیم مشترک، این قطعه ی تک‌رشته در ژنوم باکتری و قطعه ی ژنتیکی مورد نظر ما مشابه و در واقع مکمل یکدیگر خواهد بود، پیوند هیدروژنی بین بازهای دو تک‌رشته‌ی مکمل برقرار شده و اتصال برقرار می‌شود. (برای فهم بهتر این مطلب پیشنهاد می‌شود بخش ژن درمانی از کتاب مبانی زیست‌فناوری پزشکی مطالعه شود)

(شکل-16) در اثر ادغام قطعه ی ژنتیکی کدکننده ی محصول مورد نظر ما درون ژنوم باکتری، یک ژنوم نوترکیب خواهیم داشت که دستگاه رونویسی و ترجمه ی باکتری اقدام به بیان ژنوم نوترکیب خواهد کرد.

زیست فناوران کشورمان تا کنون با استفاده از همین روش، به تولید ویتامین‌ها، آنتی‌بیوتیک‌ها، پروتئین‌های نوترکیب، واکسن، پروتئین‌های ضروری برای بدن (مانند فاکتور 8، انسولین و غیره) پرداخته‌اند.

 

5-2 آنتی بیوتیک؛ مفید یا مضر

آنتی‌بیوتیک‌ گروهی از داروهاست که به توقف عفونت‌های متأثر از باکتری‌ها کمک می‌کند. این گروه از ترکیبات از طریق کشتن سلول باکتریایی و یا جلوگیری از تقسیم سلولی آن‌ها اثر خود را اعمال می‌کنند. پیش از اینکه آنتی بیوتیک‌ها را داشته باشیم، انسان‌ها برای مقابله با عفونت‌ها راه حل‌های بسیاری نداشتند. باید منتظر می‌ماندند تا ببینند آیا عفونت به خودی خود درمان می‌یابد یا اینکه به گونه ای آن را از بدن می‌کندند. شمار بسیاری از انسان‌ها در اثر ادامه‌ی فعالیت باکتری‌ها در بدن جان خود را از دست می‌دادند. گروهی نیز پس از جراحی‌ها در محل زخم دچار عفونت شده و از بین می‌رفتند.

از دهه‌ی 1940، با کشف آنتی‌بیوتیک‌ها و مصرف گسترده‌ی آن‌ها، امید به زندگی افزایش یافت؛ جراحی‌ها بی‌خطرتر و شانس بقای افراد بعد از ابتلا به عفونت‌ها به طور چشم‌گیری بیشتر شد.

بعضی از انواع عفونت‌ها که ممکن است با آنتی‌بیوتیک ریشه‌کن شوند، عبارت اند از؛

  • عفونت‌های گوش و سینوسی
  • عفونت‌های دندان
  • عفونت‌های پوستی
  • مننژیت (تورم و عفونت مغز و طناب نخاعی)
  • گلودرد استرپتوکوکی (ناشی از باکتری استرپتوکوک(
  • عفونت‌های کلیه و مثانه
  • عفونت ریوی با منشأ باکتریایی

آنتی‌بیوتیک‌ها موجب مرگ یا توقف رشد باکتری‌ها می‌شوند و در بیماری‌های ویروسی نظیر آنفولانزا بی‌تاثیر‌اند. تشخیص باکتریایی بودن و با ویروسی بودن یک بیماری کار ساده‌ای نیست. گاهی اوقات پزشک شما مجبور است برای تشخیص عامل بیماری و انتخاب داروی مناسب از شما آزمایشاتی بگیرد.

علاوه بر عوارض جانبی احتمالی در اثر مصرف آنتی‌بیوتیک‌ها، مانند تهوع، اسهال و سوء‌هاضمه، مصرف خودسرانه و نادرست آنتی بیوتیک مشکلی بزرگ است که منجر به مقاومت باکتری‌ها در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها خواهد شد. بعضی از عوارض مصرف نادرست آنتی‌بیوتیک‌ها ممکن است جبران‌ناپذیر باشند. برای مثال نوعی اسهال بازگشت دهنده در اثر مصرف بی رویه‌ی آنتی بیوتیک و در پی تغییر در ترکیب میکروبیوتای روده به وجود می‌آید. در واقع در اثر استفاده‌ی طولانی مدت و نادرست آنتی‌بیوتیک، باکتری‌های مفید از بین رفته و فرصت برای بیماریزایی باکتری‌های پاتوژن (بیماری زا) فراهم می‌آید.

(شکل-17) سمت چپ تصویر؛ الکساندر فلمینگ در سال 1928 به طور اتفاقی متوجه عدم رشد باکتری روی محیط کشت در حضور نوعی قارچ (پنی‌سیلین) شد. سمت راست تصویر؛ یک پلیت باکتری (ظرف مخصوص کشت) را می‌بینید ک روی سطح آن باکتری کشت داده شده و یک سری دیسک حاوی آنتی‌بیوتیک قرار داده‌شده‌است. بر اساس قطر‌هاله‌ی عدم رشد اطراف دیسک (منطقه‌ای که باکتری در آن رشد نکرده و بی‌رنگ است) می‌توان به میزان حساسیت باکتری نسبت به آنتی بیوتیک پی برد.

گفتیم مصرف نادرست آنتی‌بیوتیک ممکن است با مقاومت آنتی‌بیوتیک مواجه شود. اما مقاومت آنتی‌بیوتیکی چیست؟

5-2-1 مقاومت آنتی‌بیوتیکی؛ بحران جهانی

مقاومت به آنتی‌بیوتیک زمانی اتفاق می‌افتد که یک باکتری به آنتی‌بیوتیکی که قبلاً آن را از بین می‌برده، مقاوم شود. این ویژگی‌ به ژنتیک باکتری برمی‌گردد. بعضی از انواع باکتری‌ها به آنتی بیوتیک خاصی مقاوم اند؛ به این معنا که اگر در معرض آن آنتی‌بیوتیک قرار بگیرند با فعال شدن ژن مقاومت، تولید محصولاتی می‌کنند و یا سازوکاری را در پیش می‌گیرند که اثر ضد باکتریایی آنتی‌بیوتیک را خنثی کنند. بنابراین ‌اگر باکتری دارای ژن مقاومت به آنتی‌بیوتیک (مثلا تتراسایکلین) نباشد، در اثر استفاده از آن آنتی‌بیوتیک از بین خواهد رفت.

(شکل-18) در سمت چپ تصویر؛ یک باکتری غیر مقاوم و حساس به آنتی‌بیوتیک را می‌بینید که در اثر نفوذ مولکول‌های آنتی‌بیوتیک به داخل سلول از بین می‌رود. در سمت راست؛ یک باکتری مقاوم به نوعی آنتی‌بیوتیک را می‌بینید که با ایجاد یک پوشش ضخیم مانع ورود مولکول‌های آنتی‌بیوتیک به داخل سلول شده و زنده می‌ماند.

5-2-2  مقابله با مقاومت آنتی‌بیوتیکی

  • آنتی‌بیوتیک را تنها با نظر پزشک خود مصرف کنید و از مصرف خودسرانه‌ی آن بپرهیزید.
  • دوره‌ی درمانی دارو را تکمیل کنید، حتی اگر بهتر شدید.
  • هرگز بیش از حد آنتی‌بیوتیک مصرف نکنید.
  • هرگز کسی را به استفاده از آنتی‌بیوتیک تشویق توصیه نکنید.
  • با شستن دست‌ها به‌طور منظم، اجتناب از تماس با افراد و حیوانات بیمار و به موقع واکسن زدن، از بروز عفونت‌ها پیش‌گیری کنید.
    (شکل- 19) نقشه‌ی پراکندگی و میزان مقاومت نسبت به آنتی‌بیوتیک‌ها در سراسر جهان. پیش‌بینی می‌شود با ادامه‌ی روند مقاومت آنتی‌بیوتیکی تا سال 2050، میلیون‌ها نفر در سراسر دنیا جان خود را از دست خواهند داد.
    کشور ما، ایران نیز جزو مناطقی است که با این بحران درگیر است.

     

 

[1] fermenter

فهرست منابع

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

میرمحمدی, رویا السادات؛ سیدهادی رضوی؛ نفیسه زمین دار و ابراهیم رحیمی، ۱۳۹۲، تخمیر غذاها و نوشیدنی ها با به کارگیری باکتری های اسید لاکتیک،بیست و یکمین کنگره ملی علوم و صنایع غذایی، شیراز، دانشگاه شیراز

3)     2nd International Conference on Food Microbiology, 2017 Madrid, Spain

4)      Dash, ArchanaKundu, DebajyotiDas, MohanBose, DebalinaAdak, SunitaBanerjee, Rintu (2016). Food Biotechnology: A Step Towards Improving Nutritional Quality of Food for Asian Countries

5)      Subrata N.Bhowmik*Ramabhau T.Patil (2018). Application of Microbial Biotechnology in Food Processing

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

7)      Kevin L. Schwartz ,Shaun K. Morris .(2018). Travel and the Spread of Drug-Resistant Bacteria

8)      Siang Yong Tan, MD, JD1 and Yvonne Tatsumura, MA, MD (2015). Alexander Fleming (1881–1955): Discoverer of penicillin

9) http://resources.schoolscience.co.uk/sgm/sgmfoods5.html

10) https://www.webmd.com/a-to-z-guides/what-are-antibiotics#1

11) https://effca.org/microbial-cultures/food-production/

12) https://www.heartfoundation.org.nz/about-us/news/blogs/fermented-foods-the-latest-trend

13) s://www.gutmicrobiotaforhealth.com/en/the-unique-properties-and-health-benefits-of-fermented-foods/

اشتراک گذاری:

دیدگاهتان را بنویسید