وبلاگ

1-1)اهمیت پروئینهای نوترکیب – جایگاه جهانی و درمانی

پروتئین ها ماکرومولکولهایی هستند که در هرجایی از سلولها جای می گیرند.آنها در رشد سلولی، متابولیسم، سازماندهی، انتقال و جهش نقش دارند. در ارگانیسم های چندسلولی، پروتئین ها سیستم ایمنی، سیگنال بندی عصب، رشد و تقسیم کل ارگانیسم را کنترل می کنند.جهش یا رونویسی غیرعادی پروتئین ها می تواند منشاء بیماریهای بسیاری شود. با توجه به اینکه ژنوم انسان حاوی بیش از 30.000 ژن است و اینکه تعداد پروتئین هایی که تولید می شوند حتی بیشتر از این مقدار هستند،فرصت هایی برای شرکت های داروسازی به دست آمده تا داروهای جدیدی را توسعه دهند که بسیار فراوان هستند. بنابراین در طول دهه های گذشته،پروتئین ها به اهدافی برای توسعه درمانهای جدید تبدیل شدند. وقتی که پروتئین ها اولین بار به عنوان موارد درمانی مورد استفاده قرار گرفتند، از منابع انسانی و حیوانی خالص سازی شدند. نمونه هایی از این قبیل شامل هورمون رشد انسان از جسد انسان، انسولین از گاو یا خوک و هورمون تحریک کننده غدد ترشحی انسان از اوره می شدند. به هر حال استفاده از این منابع با نگرانی هایی هم همراه بود.خوشبختانه امروزه محصولات منابع حیوانی کمتر به کار می روند. در واقع از اواخر دهه 1970، رشد در بیوتکنولوژی امکان تولید پروتئین از “DNA دارای صفات ارثی” با استفاده از سیستم های میزبان پروکاریوتی یا یوکاریوتی را فراهم کرده است.این پروتئین ها ، دارای صفات ارثی هستند و از پروتئین های داخلی قابل تمایز هستند، آنها بواسطه رونویسی ژنهایی که دارای صفات ارثی جدید هستند، تولید می شوند. اولین پروتئین  نوترکیب، که برای انسان به کار رفت انسولین بود که در E.coli توسط Eli Lili در سال 1984 تولید شد. اولین پروتئین نوترکیب تولید شده در میزبان یوکاریوتی ، فعال کننده پلاسمینوژن بافتی t-PA از سلولهای تخمدان هامستر چینی CHO2 بود که در سال 1986 تولید شد. در سال 2007، بیش از 170 محصول بیودارویی وجود داشت که توسط انجمن دارو و غذا FDA در ایالات متحده تائید شد، اما انتظار می رفت که در سالهای آتی این مقدار افزایش یابد، در سال 2006، حدود 5.000 محصول پروتئینی در آزمایشات اکتشافی و بالینی و پیش بالینی گزارش شد.در میان سیستم های رونویسی کننده میزبان، آنچه که بسیار کاربرد داشت سلولهای کشت شده پستانداران و E.coli بود. حدود نیمی از محصولات پروتئینی درمانی در بازار از سلولهای پستانداران تولید می شد. حتی اگر بافت سلول پستانداران پیچیده و پرهزینه تری نسبت به کشت میکروبی بود باز این سلولها ارجحیت داشتند زیرا سلولهای پستانداران قادر به اصلاح پروتئین ها بعد از PTM (Post Translational Modification) ، و بخصوص گلیکوزیلاسیون بودند.میزبانهای دیگر قادر گلیکوزیلدار کردن پروتئین ها بودند مثل مخمر و سلولهای گیاهان و حشرات کشت شده. این فرایند در این میزبان ها نسبت به آنچه که در سلولهای پستانداران دیده شد، متفاوت بود.اما تلاشها همچنان ادامه داشت تا گلیکوزیلاسیون در این میزبانهای غیر پستاندار هم به شکل پستانداران هدایت شود. در سال 2007، FDA اولین بیودارویی که در سلولهای حشرات برای کاربریهای انسانی تولید شده بود، تائید کرد.میزبانهای جایگزین شامل حیوانات و گیاهان ترنس ژنیک می شدند اما اینها هنوز در مرحله توسعه قرار داشتند.

در سال 1973 Staley Cohenو Herbert Boyer به عنوان  پیشگام در استفاده از تکنولوژی DNA نوترکیب برای کلونینگ و بیان ژن خارجی در موجودات شناخته شدند.

تولید اولین پروتئین نوترکیب انسانی چند سال بعد از، زمانی که  شرکت زیست فناوری  Genetchبیان ژن سوماتوستاتین انسانی را در E. coli را اعلام کرد  گزارش شد. میزان فعالیت هورمون به دست امده  معادل استخراج سوماتوستاتین از مغز 500.000 راس گوسفند بود. به دنبال این موفقیت در سال 1982 Genetch با humulin ، که انسولین نوترکیب به دست امده از E.coli  بود را به عنوان اولین نوترکیب داروی زیست فناوری پذیرفته شده  توسط غذا و داروی آمریکا (FDA) را  به بازار عرضه کرد.

آنها DNA پلاسمید RSF1010 استرپتومایسین مقاومت از سالمونلا تیفی موریوم را به  پلاسمید به pSC101 اشرشیاکلی را کلون نمودند و وجود مقاومت  به استرپتومایسین در سلولهای ترانسفورم شده را مشاهده کردند.

ساخت پروتئین نوترکیب یک  مرحله چالش برانگیز درفرآیند کشف و تولید دارو می باشد.

نهادهای توسعه یافته از صنعت بیوتکنولوژی  دارویی عمدتا بر مبنای تولید  آنتی بادی مونوکلونال (mAbs) و قطعات آن  هستند.

امروزه نیاز به پروتئینهای نوترکیب در تحقیقات پایه و کاربردهای بالینی رشد روز افزونی از خود نشان می دهد.

طی سال های اخیر تکنیکهای بیوتکنولوژی با ایجاد تحول درزمینه بهداشت ومواد غذایی رویکرد جهانی به این علم را افزایش داده است و محصولات نوترکیب که با روش های مهندسی ژنتیک و دستورزی ژنی و DNA نوترکیب در موجودات مختلف تولید شده تحول عظیمی در نوع و تنوع فراورده های دارویی به وجود آورده است.

داروها و واکسن هایی که از طریق بیوتکنولوژی ساخته شده اند سالانه به میلیون ها انسان که از بیماری های قلبی, سرطان, دیابت, پارکینسون, آلزایمر و … رنج می برند کمک  می کند. و امروزه فراورده های نوترکیب دارویی با وزن مولکولی بالا جایگزین مولکول کوچک شیمیایی شده اند. امروزه تولید پروتئین های نوترکیب به یک صنعت بزرگ جهانی با حجم سالانه بیش از 50 میلیارد دلار تبدیل شده است.  و میزان رشد سالیانه آن 20% تخمین زده می شود.

در بخش صنعتی سلول CHO در تولید فاکتورهای انعقادی 7و 8و9 , کلسی تونین,  DNAse بیماری سیستیک فیبروزیس, اریتروپویتین ,FSH,LH,گنادوتروپین ,داربپویتین, فاکتور Stem cell , t-PA , اینترفرون بتا و فاکتور فعال کننده رشد پلاکتی(PDGF) کاربرد دارد.