بخشی از مقاله
چکیده
همواره انسان در طول تاریخ از موجودات زنده استفاده می کرده است. تا دهه1980، تنها انتخاب طبیعی کشف شده بود. بعد ها تولید مثل انتخابی و موتاسیون عمدی گونه های جدید میکروبی، گیاهی و حیوانی ایجاد کرد که خصوصیات بهبود یافته داشتند. تکنولوژی DNA نوترکیب با انتقال توالی DNA جدید به میکروب ها، گیاهان و حیوانات یا با حذف یا تغییر توالی DNA در ژنوم انجام می شود که گونه های کاملا جدید یا برای انجام وظایف خاص ایجاد می کند. در این مقاله ی مروری، به بررسی کاربرد تکنولوژی نوترکیب برای تولید مواد درمانی مفید پرداخته شده است.
.1 مقدمه
تکنولوژی DNA نوترکیب برای موجودات زنده انقلابی عظیم به پا کرد که با انتقال توالی DNA جدید به میکروب ها گیاهان و حیوانات یا با حذف یا تغییر توالی DNA در ژنوم انجام می شود که گونه های کاملا جدید یا واریته های جدید برای انجام وظایف خاص ایجاد می کند . اولین مثال از این رویکرد که عملی شد، ترانسفورماسیون Ecoli با ژن انسولین انسانی و تولید انسولین نوترکیب در محیط کشت باکتریایی بود .
تا آن زمان بیش از صد پروتئین انسانی با کاربرد درمانی در باکتری ها بیان شده بود و تکنولوژی در مخمرها، قارچ های رشته ای، سلول های حیوانی و گیاهی توسعه یافت. به طور مشابه پروتئین های مشتق شده از انسان و پاتوژن های حیوانی در گونه های میزبانی مختلف، به منظور ایجاد منبعی قابل اعتماد برای تولید واکسن های ایمنی، بیان شدند. اگر چه تولید پروتئین های نوترکیب تنها یک مثال از چگونگی انتقال DNA به میکروب ها، حیوانات وگیاهان است که می تواند برای تولید محصولات مفید به کار رود . به عبارت دیگر، محصول پروتئینی تولید شده از ترانس ژن مهم نیست، بلکه اثر متابولیکی که آن پروتئین بر بدن می گذارد، اهمیت دارد.
ژن ها، می توانند مسیر های متابولیک بدن را طولانی کنند . کوتاه کنند یا به سمت دیگری منحرف کنند و به سمت مولکول های کوچک سوق بدهند . یا ژن های جدید می توانند مسیرهای متابولیکی کاملاً جدیدی خلق کنند که به باکتری ها ، گیاهان و جانوران امکان تولید مواد شیمیایی جدید، داروها ، ویتامین ها ، روغن و چربی های خاص و حتی پلاستیک ها را می دهد . در دیگر موارد ، هدف مهندسی ژنتیک تولید مواد ارزشمند نیست - همان پروتئین - بلکه، هدف، تغییر ویژگی های فنوتیپی میزبان از راه های مهم است . مثلاً بیان هورمون رشد ماهی ، که باعث رشد سریع تر آن ها شود و یا بیان پروتئین دانه های گیاهی به منظور ایجاد مقاومت در برابر آفات و بیماری ها ، تحمل محیط های نامناسب یا بهبود ترکیب مواد غذایی
در حالی که پیشرفت هایی در تولید حیوانات مزرعه با ویژگی های بهبود یافته رخ داده است بیوتکنولوژی گیاهی بیشترین سود و منفعت را داشته و دانه های دست ورزی شده در 75 میلیون هکتار از زمین های کشاورزی سراسر جهان تولید می شوند .تغییر ویژگی از طریق دست ورزی Germline در حیوانات و گیاهان انجام شده ، اما همین تکنولوژی برای اجرا در انسان محدود شده تر است چرا که باید او را از ابتلا به بیماری های مهلک محافظت کرد. این رشته ی پزشکی بنام ژن درمانی شناخته می شود که شامل واکسن های DNA است که با انتقال ژن، سلول های سرطانی را از بین می برند و DNA را به سلول های خاص برده و باعث ترمیم یا جبران بیماری های ژنتیکی می شوند.
در مقابل، ژنوم حیوانات ممکن است عمداً با تکنیک انتقال ژن جهش یافته شوند که به منظور باسازی موتاسیون های ارثی در انسان که باعث بیماری های ارثی می شود یا برای توسعه سلول های بیماری که می تواند برای تشخیص نحوه رخ دادن بیماری ها و تست کردن داروهای جدید به کار رود، است. مطالعه ای جامع بر روی تمام کاربرد های دست ورزی ژنتیکی ، کتاب های زیادی را می طلبد
شکل :1-1 کارهای انجام شده با تکنولوژی DNA نوترکیب.
.2 تئوری و پیشینه تحقیق
:2-1 تولید مولکول های مفید
یکی از اولین کاربردهای تجاری دست ورزی ژنتیکی ، تولید پروتئین های درمانی در باکتری ها بود و اولین محصولات هم ورژن نوترکیب پروتئین قبلی بود که به عنوان درمان استفاده می شدند : مثل هورمون رشد انسانی و انسولین.
پیش از ظهور مهندسی ژنتیک، هورمون رشد انسانی از غده هیپوفیز اجساد به دست می آمد. که از این روش علاوه بر اینکه هورمون کمی به دست می آمد، افراد را مبتلا به سندرم جاکوب - کورتوزفیلد می کرد. روش نو ترکیبی در موارد نامحدودی ایمن گزارش شده است اما گزارش شده برای بسیاری از ترکیبات خونی ، آنتی کواگولانت ها و فاکتورهای رشد که از خون جدا شده اند بود خطر آلودگی به HIV دارد. همان طور که روش های Cloning gene پیشرفته و پیشرفته تر می شد تعداد بیشتری از سیتوکین ها، انیترفرون ها واینتر لوکین ها در باکتر ی ها شناسایی و تولید شدند
شکل :2-1 تعدادی از داروهایی که در آمریکا و اروپا مجوز تولید گرفتند.
اولین نسل پروتئین های دارویی که تولید شدند، دقیقا مولکول های انسانی بودند اما اکنون از مهندسی پروتئین برای توسعه ی نسل دوم پروتئین های درمانی که ویژگی های بهبود یافته دارند استفاده می شود. به این معنی که با جایگزینی اسید آمینه های معین یا حذف دومین های پروتئینی مشخص این ویژگی ها بهبود یافته می شوند. گرایش دیگر دانشمندان، افزایش تولید بخش های درمانی ترکیبی جدید از پروتئین های مختلف است که در هیچ کجا به اندازه تولید آنتی بادی های بر پایه دارویی از این روش استفاده نشده است که اغلب با ترکیب اختصاصیت آنتی بادی ها با فعالیت دیگر پروتئین ها مثل سایتوکین ها و ایمنوکین ها برای دست یابی به اثرات درمانی روی سلول های هدف رخ می دهد
اولین پروتئین های نوترکیب تجاری، نوعی از پروتئین های درمانی بودند که در Ecoli تولید شدند این ها پروتئین های گیکوزیله نشده ی ساده ای بودند که به عنوان اجسام انکلوزیونی از سلول باکتری استخراج شده وسپس در شرایط آزمایشگاهی دناتوره شده و refolding می شدند. به خاطر اهمیت گلیکوزیلاسیون و زنجیره های قندی افزوده شده به پروتئین ها در طول سنتز در بسیاری موارد سیستم Ecoliبا سلول های پستانداران جایگزین شد تا بعداً بتواند پروتئین های پیچیده تر تولید کند و به Fold درست و گلیکوزیلاسیون invivo دست پیدا کند
