قسمتی از کاربرد بیوتکنولوژی در پزشکی و صنعت در ادامه مطلب ........

بیوتکنولوژی و علوم پزشکی

کاربرد بیوتکنولوژی در زمینة علوم پزشکی و دارویی، موضوعات بسیار گسترده ای مانند ابداع روش های کاملاً جدید برای "تشخیص مولکولی مکانیسم های بیماری زایی و گشایش سرفصل جدیدی به نام پزشکی مولکولی"، "امکان تشخیص پیش از تولد بیماری ها و پس از آن"، "ژن درمانی و کنار گذاشتن (نسبی) برخورد معلولی با بیمار و بیماری"، "تولید داروها و واکسن های نوترکیب و جدید"، "ساخت کیت های تشخیصی"، "ایجاد میکروارگانیسم های دست کاری شده برای کاربردهای خاص"، "تولید پادتن های تک دودمانی (منوکلونال)" و غیره را در بر می گیرد.
امروزه برای تشخیص های دقیق، پیشگیری، درمان اساسی بیماری ها و در واقع سلامت و بهداشت جوامع ظاهراً راه دیگری جز پزشکی مولکولی به نظر نمی رسد. جدول شماره 1، برخی از مزایای کاربرد روش های تشخیص مولکولی را که به مدد مهندسی

ژنتیک و بیوتکنولوژی در خدمت بهداشت بشر قرار گرفته اند نشان می دهد:
در ادامه، به چند نمونه از دستاوردهای مهم مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در علوم پزشکی، که تحولات بسیار بزرگی را در عرصه های مختلف زندگی بشر بوجود آورده یا خواهد آورد، اشاره می شود:

1-1- ژن درمانی (Gene Therapy)

بسیاری از صاحب نظران از سدة حاضر به عنوان سدة مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی یاد می کنند. به اعتقاد بسیاری از دانشمندان، تولد ژن درمانی در اوایل دهه 1990، یک رخداد بزرگ و انقلابی بود که چشم انداز جدیدی را در عرصه پزشکی مولکولی ایجاد کرد؛ زیرا برای نخستین بار در تاریخ علوم زیستی، کاربرد روش ها و فنون بسیار حساس و جدید جهت انتقال ژن های سالم به درون سلول های بدن و تصحیح و درمان ژن های جهش یافته و معیوب، پنجره ای نو به سوی مبارزه جدی، اساسی و علّی (نه معلولی و در سطح فرآورده های ژنی) با بسیاری از بیماری ها گشوده است. ژن درمانی، در واقع انتقال مواد ژنتیکی به درون سلول های یک موجود برای مقاصد درمانی می باشد که به روش های متفاوت و متنوع (فیزیکی، شیمیایی و زیستی) صورت می گیرد.
کشف بسیاری از ژن های بیماری زای مهم در آینده نزدیک، کاربرد روش های متنوع و بی سابقه غربال سازی ژنتیکی و پیشگویی های بسیار دقیق پیرامون تعیین سرنوشت جنین از نظر بیماری های ژنتیک پیش و پس از تولد، از دیگر قابلیت های مهندسی ژنتیک و ژن درمانی است. پژوهشگران با انجام تحقیقات گسترده بر بسیاری از محدودیت های موجود در زمینه ژن درمانی فائق آمده اند. همچنین در زمینه هدف گیری بسیار اختصاصی سلول و انتقال ژن یا DNAی برهنه به درون آن- به عنوان دارو- پیشرفت های چشمگیری حاصل شده است.
علیرغم اینکه در حال حاضر ژن درمانی، روشی پرهزینه بوده و به فنون پیشرفته و تخصصی نیاز دارد، اما به زودی از این روش در مورد طیف بسیار وسیعی از بیماری ها استفاده خواهد شد. همچنین شواهد فزآینده و امیدبخشی وجود دارد که استفاده از روش های پزشکی مولکولی، در آینده ای نه چندان دور و در مقایسه با وضع کنونی، صدها بار هزینه های درمانی را نیز کاهش خواهد داد.

1-2- طرح بین المللی ژنوم انسان (IHGP)

پروژه بین المللی ژنوم انسان، یکی از مهم ترین و عظیم ترین طرح های تحقیقاتی زیست شناسی عصر حاضر است که با رمزگشایی از ژنوم انسان، گره های بی شماری را گشوده و قله های متعددی را فتح کرده است. این طرح که انجام آن، مولود پیشرفت ها و اطلاعات جدید محققان در عرصه مهندسی ژنتیک است، در آینده ای نزدیک، تحولات عمیق و غیره منتظره ای را در علوم پزشکی به وجود خواهد آورد. طرح بین المللی ژنوم انسان را می توان نقطه عطفی در تاریخ علوم زیستی به ویژه مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی به حساب آورد. در جداول 2 و 3، خلاصه شماری از اطلاعات مهم درباره این طرح ارایه شده است :

1-3- شناسایی مکانیسم های مولکولی پیدایش سرطان

امروزه از رهگذر به کارگیری مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی، این پرسش که سرطان چگونه ایجاد می شود؟، دیگر جزء اسرار ناشناخته علمی به حساب نمی آید. در خلال دو دهة اخیر، پژوهشگران با استفاده از روش های مولکولی و نتایج حاصل از مطالعاتی مانند طرح رمزگشایی از ژنوم انسان، به پیشرفت های خیره کننده ای در شناسایی علل و مراحل مولکولی پیدایش سرطان دست یافته اند که در آینده نزدیک، به روش های انقلابی در مسیر درمان آن منجر خواهد شد. با آنکه هنوز هیچ کس قادر نیست زمان دقیق غلبه کامل بر سرطان را پیش گویی کند، اما چشم انداز آن بسیار نویدبخش است.

در این راستا، تلاش های گسترده ای برای درمان سرطان با استفاده از روش های ژن درمانی (مانند انتقال ژن های بازدارندة سرطان به درون سلول ها) به طور فزاینده ای در حال افزایش است. مهار ژن هایی که بیشتر از اندازه طبیعی تکثیر یا بیان شده اند (مانند آنکوژنهای فعال شده) و جایگزینی یک ژن ناقص یا حذف شده از جمله راهبردهای این روش درمانی به حساب می آیند.
اخیراً پژوهشگران امریکایی نوعی ویروس "هوشمند" را طراحی کرده اند که بتواند در درون سلول های سرطانی، تکثیر شده و تمام سلول های بدخیم را در بدن از بین ببرد، اما به سلول های سالم آسیبی نرساند. نتایج به دست آمده از این شیوة جدید، روی موش های الگو موفقیت آمیز بوده و توانسته است حدود 60 درصد از سلول های سرطانی را نابود سازد.
شماری از شرکت های دارویی جهان نیز با تکیه بر فرآیندها و قابلیت های بیوتکنولوژی مولکولی، بر روی طراحی داروها و عوامل درمانی مناسب جهت توقف ماشین تکثیر بی رویه سلولی (سرطان) فعالیت می کنند.
بی شک انجام این پژوهش ها، که در آینده ای نزدیک به نتایج مفیدی برای درمان شماری از سرطان های انسانی منجر خواهد شد، بدون بکارگیری اصول و فنون مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی میسر نمی بود.

1-4- شبیه سازی (Cloning)

از دیگر موضوعات بسیار مهم روز در زمینه مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی، که ارتباط تنگاتنگی با علوم پزشکی داشته و احتمالاً در آینده منشأ تحولات بزرگی در این زمینه خواهد بود، بحث کلون سازی (همانندسازی یا شبیه سازی) یا تکثیر غیرجنسی سلول ها است؛ که طی آن با همانندسازی از روی سلول بالغ یک موجود زنده، نسخه ای مشابه موجود اولیه ساخته می شود.
شایان ذکر است که نخستین موفقیت انسان در کلون سازی یک پستاندار بالغ (گوسفند دالی) در سال 1996 توسط یان ویلموت انگلیسی و همکاران وی در مؤسسه راسلین (ادینبر، اسکاتلند) با انتقال هستة یک سلول سوماتیک (غیرجنسی) به درون سیتوپلاسم یک اووسیت (سلول جنسی ماده) که هسته اش خارج شده بود، به دست آمد.
به طور کلی، محققان علم ژنتیک و بیوتکنولوژیست های مولکولی اعتقاد دارند که تلاش های آنها در این زمینه ، می تواند به کاربردهای بسیار ارزشمندی در زمینه های پزشکی، کشاورزی و مانند آن ها منجر شود.
البته علیرغم بحث های بسیار جدی که در مورد سوء استفاده های احتمالی از مقوله شبیه سازی و عواقب زیستی و اخلاقی آن در دنیا وجود دارد، خوشبختانه اعتقاد اکثریت قابل توجهی از صاحب نظران امر که با درک مسئولیت خطیر انسانی خود، به پژوهش های متنوع و گسترده مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی در عرصه پزشکی مولکولی مشغولند، این است که تحقیقات مذکور باید تنها برای مقاصد پیشگیری، تشخیص و درمان اساسی بیماری ها به کار رفته شود.

2- بیوتکنولوژی مولکولی و صنعت

در سال های اخیر، بیوتکنولوژی مولکولی در صنایع گوناگون جایگاه منحصر به فردی پیدا کرده است. امروزه در برخی از معادن دنیا، استخراج و بازیافت کانی های پرارزشی مانند طلا، نقره، مس و اورانیوم به کمک میکروارگانیسم ها و با روش های زیستی (Bioleaching) صورت می گیرد. تولید صنعتی بسیاری از اسیدهای آلی مانند اسید سیتریک، اسید استیک و اسید لاکتیک و همچنین تولید روغن هایی با ترکیبات اسیدهای چرب ویژه که دارای ارزش بالایی در صنایع غذایی و مواد پاک کننده هستند، از دیگر زمینه های حضور فعال بیوتکنولوژی در صنعت است.
علاوه بر این، به اعتقاد بسیاری از صاحب نظران، یکی از عرصه های بسیار حیاتی بیوتکنولوژی، در "صنایع آنزیمی" است؛ چراکه به جرأت می توان ادعا کرد بدون استفاده از فرآیندهای بیوتکنولوژیک و طراحی سویه های میکروبی مهندسی ژنتیک شده، پیشرفت های بزرگ بشر در زمینه تولید انبوه آنزیم ها و بیوکاتالیست های بسیار با ارزش و متنوع که به عنوان مواد مادر در صنایع گوناگون غذایی، شیمیایی، سلولزی، نفت، تولید شوینده ها و غیره به کار می روند، تقریباً غیرممکن و دور از دسترس بود.
تولید پلاستیک های قابل تجزیه (Green Plastics)، تولید انرژی های تجدید پذیر با استفاده از بیومس (Biomass)، طراحی و تولید ساختارهای نانومتری (Nanostructures) جدید مثل بیوترانزیستورها، بیوچیپ ها و پلیمرهای پروتئینی با استفاده از روش های مهندسی پروتئین، بکارگیری روش های بیوتکنولوژی در افزایش بازیافت و سولفورزدایی نفت خام و پاکسازی آلودگی های زیست محیطی به کمک فرآیندهای زیستی، از دیگر عرصه های نوین و با ارزش بیوتکنولوژی در صنعت و محیط زیست به شمار می روند.