بیوتکنولوژی+ مطالب جالب!
علم و تفریح با همبیوتکنولوژی+ مطالب جالب!
علم و تفریح با همبیوتکنولوژیپزشکی
بیوتکنولوژی‌پزشکی
کاربرد بیوتکنولوژی در پزشکی به وسعت‌علم پزشکی بوده و حتی این علم با سرعت روزافزون بر وسعت و دامنه علم‌پزشکی می‌افزاید.
از مهمترین کاربردهای بیوتک در پزشکی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• تأثیر دگرگون کننده در امر پیشگیری ازبیماریهای میکروبی، بیماریهای ژنتیکی، بیماریهای تغذیه‌ای و متابولیسمی و بیماریهای روحی روانی و...
• تأثیر دگرگون کننده در امر درمان بیماریهای عفونی، ژنتیکی، سوءتغذیه و متابولیسم و نازائی
• تأثیر دگرگون کننده در پزشکی قانونی
• تأثیر دگرگون کننده در پزشکی زیبائی
عناوین مطرح در بیوتکنولوژی پزشکی که هرکدام نیاز به توصیف کامل دارند عمدتاً عبارتند از: ژن‌درمانی، واکسنهای نوترکیب، DNA واکسنها، بیوانفورماتیک، ژنومیکس، پروتئومیکس، بیومدسین و بیوفارماسوتیکال امروزه پیشرفت‌های پزشکی به مدد بیوتکنولوژی درحال سرعت گرفتن می‌باشد. پزشکی سنتی بتدریج جای خود را به‌پزشکی مولکولی خواهد داد. درآینده نه چندان دور مکانیسم هیچ نوعی از بیماریها ناشناخته نخواهد ماند. پزشکی سنتی عمدتاً بدنبال علائم و نشانه‌های بیماریها بوده و از روی‌آن به استنتاج وجود بیماری و عامل بیماری‌زا می‌پرداخت و در مواردی بدلیل ناشناخته بودن عوامل بیماریها، مکانیسم‌ها و سیستم‌های کنترلی آنها مبارزه‌تنها برعلیه علائم و نشانه‌ها صورت می‌گرفت.
امروزه بکمک بیوتکنولوژی، علم پزشکی درحال‌شناخت ریشه‌ای‌ترین بخش از حیات و مظاهر آن می‌باشد. با کشف کامل توالی‌ژنوم انسان در سال 2001 هم‌اکنون دانشمندان بیوتکنولوژیست بدنبال شناسائی‌ژنهای مسئول صفتهای مختلف و نیز ژنهای مسئول نقائص گوناگون انسانی‌می‌باشند. تا به‌حال ژنهای مسئول ایجاد بیماریهای بسیاری شامل سرطانها، بیماریهای قلبی عروقی، تنفسی، روانی و... شناسائی شده‌اند.
با شناسائی تک‌تک این ژنها و سپس شناسائی پروتئینهای حاصله از این ژنها داروهای کاملاً انتخابی و مؤثر برای مقابله با یک بیماری ساخته می‌شوند این مبارزه در سطح‌پروتئین و فنوتیپ است راه دیگر مبارزه استفاده از ژن‌درمانی است.
بیماریهای ژنتیکی بسیاری درحال حاضر بعنوان کاندید برای ژن‌درمانی درنظر گرفته شده‌اند. تقریباً هرکدام از ما تعدادی ژن ناقص دربدن خود داریم که برخی از آنها خصوصیات خود را در فنوتیب ما آشکار نکرده‌اند و برخی دیگر کم یا زیاد خصوصیات خود را در فنوتیپ ما آشکار نموده‌اند تقریباً از هر 10 نفر یکنفر دارای اختلالات ژنتیکی تظاهر یافته می‌باشد. تقریباً 5%مراجعه کودکان به بیمارستانها بخاطر نقص در یک تک‌ژن می‌باشد.
بیماریهائی مانند سیستیک فیبروزیس، دسیتروفی‌عضلانی دوشن، بیماری سیستم عصبی هانتینگتون، تالاسمی، هموفیلی، کم‌خونی‌داسی شکل، فنیل کتونوری و... جزو کاندیداهای ژن درمانی هستند.
بیشتر توجه در ژن درمانی متوجه بیماریهای‌ژنتیکی - متابولیکی است که نقص یک ژن باعث عدم سنتز یا سنتز ناقص یک پروتئین و عدم انجام یک فرآیند شیمیائی می‌شود. فرآیند ژن درمانی می‌تواند بر روی سلولهای سوماتیک بدن صورت گیرد و یا بر روی سلولهای زایا صورت گیرد که در اینصورت صفت اصلاح شده به نسل بعد نیز منتقل می‌شود.
درفرآیند ژن درمانی معمولاً از قطعات ژن سالم ساختگی بهره گرفته می‌شود. تکنولوژی دیگری که استفاده می‌شود آنتی‌سنس است که در آن از قطعات اسیدهای نوکلئیک DNA و RNA یا ترکیبات آنالوگ آنها استفاده می‌شود و بدین‌ترتیب اتصال احتمالی این قطعات به محل موردنظر مانع‌بیان یک ژن ناقص و یا تولید یک پروتئین مضر می‌گردد.
واکسنهای‌نوترکیب
می‌توان گفت که در تولید همه‌گونه ازواکسنها از تکنیکهای بیوتکنولوژی بهره‌گرفته شده و می‌شود. لیکن اوج توانمندیهای بیوتکنولوژی نوین را می‌توان در واکسنهای نوترکیب نسل چهارم (ونیز
DNA واکسنها) مشاهده کرد.تابحال برای تولید واکسنها از میکروارگانیسم‌های ضعیف شده یا کشته شده یااجزاء آنها که بصورت طبیعی از آنها استخراج می‌شدند استفاده می‌شد و این امردر موارد قابل توجهی باعث ایجاد عوارض جانبی در افراد می‌گردید. لیکن با توسعه تکنیکهای DNA نوترکیب، واکسنهای نسل چهارم تولید شدند که در آنها تنها از جزء مؤثر در ایجاد ایمنی (جزء ایمونوژن) میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شود.نمونه آن واکسن ساب‌یونیتی مؤثر در برابر هپاتیت B می‌باشد.
فرآیند تولید یک واکسن نوترکیب بسیار طولانی‌و پیچیده می‌باشد. در ابتدا بیوتکنولوژیستها باید ایمونوژن‌ترین جزءمیکروارگانیسم‌ها را که معمولاً پروتئینها یا گلیکوپرتئینهای غشائی هستند طبق فرآیندهای بسیار طولانی و پیچیده شناسائی کنند و پس از آن با شناسائی محل وتوالی ژن آن در ژنوم میکروارگانیسم اقدام به تکثیر آن بخش کرده و قطعات‌تکثیر شده را درون پلاسمیدهای ویژه کلونینگ قرار دهند و سپس اقدام به‌انتقال پلاسمیدهای نوترکیب به سلول میزبان مناسب برای تولید آن پروتئین بنمایند. درصورت موفقیت در تولید اقتصادی یک پروتئین‌کاندید برای واکسن یک بانک سلولی و یک بانک پلاسمید از سلولهای نوترکیب‌ایجاد شده و ساختارهای پلاسمیدی آنها ایجاد می‌شود که برای مراحل بعد مورداستفاده قرار گیرد. برای تأیید این واکسن از نظر مؤثر بودن،کارآئی و بی‌ضرر بودن برای انسان (یا دام) (Clinical Trials) مراحل زیادی باید طی شود که چندین سال بطول می‌کشد. برای تولید صنعتی و تجاری یک واکسن نیازبه سرمایه‌گذاری فراوانی می‌باشد. بخشی از این سرمایه‌گذاری باید برای ایجاد یک محیط کاملاً استاندارد مطابق با شرایطGMP (Good Manufacturing Practice) و تسهیلات و تأسیسات استاندارد مطابق با GMP و افراد کاملاً متخصص وآموزش دیده و ایجاد یک سیستم با ثبات حفظ کیفیت گردد.
بیومدسین یا بیوفارماسوتیکال
بسیاری از بیماریهای رایج انسانی بدلیل‌نقص ژنتیکی در تولید یک پروتئین فانکشنال در سلولهای بدن می‌باشد. این‌بیماری‌ها که شیوع زیادی در جوامع انسانی دارند اغلب دارای آثار اقتصادی -اجتماعی بیشتری نسبت به سایر بیماریها هستند. بعنوان مثال بیماریهائی مانندهموفیلی، تالاسمی، کم‌خونی‌ها، انواع نقص‌های سیستم ایمنی، اختلالات رشد ودیابت و...
باپیشرفتهای اخیر در زمینه علوم زیستی بیوتکنولوژیستها قادر شده‌اند تا باشناسائی این اختلالات و ژنهای مربوطه به تولید پروتئینهایی بپردازند که‌بدن این بیماران قادر به تولید آنها نیست یا میزان تولید آنها کافی نیست. از جمله این پروتئینها می‌توان به انواع فاکتورهای خونی، اریتروپوئیتین،انواع اینترلوکین‌ها، انواع هورمونها مانند انسولین و هورمون رشد اشاره کرد که درحال حاضر در کارخانه‌های بیوتکنولوژی در مقیاس صنعتی درحال تولید هستند. تولیداین پروتئینها هرچند که هزینه بری زیادی را بهمراه دارد اما باعث کاهش‌چشمگیر مرگ‌ومیر ناشی از اختلالات ژنتیکی شده است. بازار تولید این مواد درحال حاضر بالغ برمیلیاردها دلار است و دارای رشد روزافزونی نیز می‌باشد. درحالیکه رشد سالانه‌صنعت دارو 3% می‌باشد، رشد سالانه صنعت داروهای بیوتکنولوژی 25% می‌باشد.
ژنومیکس
پروژه ژنوم انسانی بزرگترین وباارزش‌ترین پروژه در علوم‌زیستی بوده است که تابحال اجرا شده است و در حقیقات منشاء پدید آمدن علم ژنومیکس نیز محسوب می‌شود. پروژه ژنوم انسانی باهدف تعیین توالی‌ژنوم (محتوای ژنتیکی) انسان در سال 1996 شروع شده و درسال 2001 با اتمام نسخه اولیه به اوج خود رسید. با کامل شدن پروژه ژنوم انسان دانشمندان به محل دقیق ژنهای انسان پی‌خواهند برد و با شناسائی ژنوتیب مربوط به‌تمام جنبه‌های فنوتیپ انسان به کلید اصلی صفات انسانی دست پیدا خواهندکرد. شناسائی این ژنها دانشمندان را قادر خواهد ساخت که به رفع تمام نقائص ژنتیکی انسانها بپردازند و نیز منشاء تمام حالات جسمی و روحی و رفتاری انسان را شناسائی کرده و در دست خود بگیرند. هم‌اکنون ژنهای جدیدی برای اختلالات جسمی و حتی روانی مانند بیماریهای قلبی و عروقی، اسیکزوفرنی و... شناسائی شده‌است و پیمودن این راه با سرعت هرچه تمام ادامه دارد. اینک قدمهای زیادی به انتهای این مرحله سرنوشت‌ساز از تاریخ بشر باقی نمانده است و همگی دانشمندان منتظر به‌ثمر رسیدن دستاوردهای این پروژه در آینده بسیار نزدیک می‌باشند. یکی از ابزارها و شاخه‌های بیوتکنولوژی که‌اخیراً به شکوفائی رسیده است بیوانفورماتیک می‌باشد که کار تجزیه و تحلیل‌داده‌های بدست آمده از (Human Genome Project) HGP و... را انجام داده وآنها را تبدیل به اطلاعات باارزش و قابل استفاده برای دانشمندان مختلف‌می‌نماید.
پروتئومیکس
دنیای پروتئومیکس دنیای بی‌انتهائی است‌که ما هم اکنون در روزنه ورودی آن قرار گرفته‌ایم. دانشمندان بعدازاستخراج اطلاعات ژنوم انسانی به کاربرد آن در حوزه پروتئومیکس می‌اندیشند. در پروتئومیکس دانشمندان براساس اصل یک پروتئین یک ژن بدنبال یافتن کلیه‌پروتئین‌های تولید شده در بدن انسان و ربط آن به یک ژن هستند.
پس‌از اتمام پروژه پروتئومیکس که حتی بسیار بزرگتر و طولانی‌تر و پرابعادتر ازپروژه ژنومیکس خواهد بود می‌توان گفت که انسان به عمده اطلاعات حیاتی لازم در مورد خود دست یافته است و پس از کاربرد این اطلاعات در طراحی‌داروها و فرآیندهای مناسب تقریباً قادر به مبارزه با هر بیماری و هر اختلال‌در بدن خود خواهد بود و حتی قادر به پیشگیری از اکثر آنها خواهد شد. مرحله بعد از (و حتی همگام با) پروتئؤمیکس‌طراحی داروهای بیولوژیک می‌باشد که دانشمندان را قادر می‌سازد پروتئینهای‌مزاحم یا ناقص را خنثی کنند یا تولید پروتئینهای ضروری در بدن را باعث شوند. بازار پروتئومیکس برعکس ژنومیکس بسیارگسترده‌تر و غیر متمرکز بوده و هم اکنون بسیاری از کشورها حتی کشورهای جهان‌سوم مثل برزیل نیز قدم به این عرصه گذاشته‌اند.
کلونینگ‌انسان
از زمانی که دانشمندان با ابداع روش‌جدید همانندسازی گوسفندی بنام دالی را خلق کردند امیدها و نگرانیهای زیادی‌در جوامع انسانی بوجود آمد. بیوتکنولوژیستها توانستند با انتقال محتوای ژنتیکی‌یک سلول سوماتیک به یک سلول تخم که محتوای ژنتیکی آن تخلیه شده بودبه تولید موجوداتی کاملاً مشابه موجود دالی دست یابند. بازار این فناوری درتکثیر دام‌هایی با خصوصیات ویژه مانند شیر زیاد یا گوشت مناسب بسیار گسترده‌است. با اینحال کشیده شدن این بحث به همانندسازی انسان نگرانیهائی را درکشورهای مختلف بوجود آمده است. موضوع مرتبط با این امر تولید موجودات یاارگانهای انسانی از سلولهای ریشه‌ای جنین می‌باشد که همانند کلونینگ دارای مخالفان و موافقان خاص خود می‌باشد.
