زیست فناوری در حوزه تولید دارو (Biotechnology in pharmaceutical manufacturing)

در سال های اخیر ساخت داروهای مدرن اغلب با تکنیک های  زیست فناوری انجام می شود. از جمله این داروها می توان انسولین انسانی، هورمون رشد انسانی، فاکتورهای انعقاد خون، تولید دام تراریخت، پکلیتاکسل(تاکسول) و آرتمیسینین (Artemisinin) را نام برد.

انسولین انسانی

یکی از اولین موارد استفاده از بیوتکنولوژی در زمینه تولید دارو در سال ۱۹۷۸ در کارخانه Genentech انجام شد و آن استفاده از تکنولوژی DNAی نوترکیب (recombinant DNA) به منظور تغییر باکتری اشرشیاکولی برای تولید انسولین انسانی بود^۱. قبل از این انسولین از غدد لوزالمعده گاو، خوک و دیگر حیوانات مزرعه استخراج می شد. علی رغم این که انسولین مشتق شده از حیوانات در دیابت موثر بود اما به علت این که قابلیت تشخیص از انسولین انسانی را نداشت، ممکن بود واکنش های آلرژی زا در پی داشته باشد^۲. محققان  Genentech ژن های هر دو رشته پروتئینی که مولکول انسولین را می سازد را به صورت مصنوعی تولید کردند. سپس این ژن ها در میان ژن های القا شونده با لاکتوز در داخل پلاسمید قرار گرفتند. در نتیجه ژن های تولید کننده انسولین نیز با لاکتوز القاء می شد. سپس پلاسمید ها را به باکتری اشرشیا کولی وارد کردند. پس هر دو زنجیره پروتئینی انسولین(A و B) به تعداد زیاد ساخته شد^۱. بعد از آن دو زنجیره پروتئین برای تولید مولکول های انسولین ترکیب شدند.

هورمون رشد انسانی

قبل از اینکه از تکنیک DNAی نوترکیب به منظور تولید هورمون رشد استفاده شود، این هورمون از غده هیپوفیز اجساد انسان استخراج می شد. چرا که هورمون رشد حیوانات برای انسان اثر درمانی ندارد. بنابراین برای تامین سالانه هورمون رشد، به میزان قابل توجهی غده هیپوفیز نیاز بود^۳. در سال ۱۹۷۹ دانشمندان شرکت Genentech موفق شدند با وارد کردن DNA ی کدکننده هورمون رشد به یک پلاسمید و سپس جایگذاری آن در باکتری اشرشیا کولی، هورمون رشد تولید کنند.

ساختار سه بعدی هورمون رشد

فاکتورهای انعقاد خون انسان

قبل از اینکه فاکتورهای انعقادی خون انسانی با استفاده از تکنیک های DNA ی نوترکیب تولید شود، این فاکتورها از فرد اهداکننده خون گرفته می شد که این خون اهدا شده خطر آلودگی به ویروس HIV را داشت. بنابراین افراد مبتلا به هموفیلی که فاکتورهای انعقادی خون را از فرد اهدا کننده دریافت می کردند در خطر ابتلا به ایدز بودند. بررسی های وسترن بلات(Western blot) حاکی از آن است که بین سالهای ۱۹۷۹ تا ۱۹۸۴، ۶۰ تا ۸۰ درصد از بیماران هموفیلی که فاکتور ۸ را دریافت کردند، HIV⁺ تشخیص داده شدند^۴.

اولین فاکتور انعقاد خون انسانی که با تکنیک DNA ی نوترکیب تولید شد، فاکتور ۹(Factor IX) بود که در سال ۱۹۸۶ با استفاده از سلول های تخمدان همستر چینی ترنسژن  انجام گرفت^۵.

در سال ۱۹۹۲، FDA فاکتور ۸ (Factor VIII) که با استفاده از سلول های تخمدان همستر چینی ترنسژن تولید شده  بود را تایید کرد. این اولین فاکتور انعقادی خون بود که علی رغم این که با تکنیک DNAی نوترکیب ساخته شده بود، توانست تاییدیه وزارت غذا و داروی آمریکا را بگیرد^۶.

حیوانات مزرعه ای تراریخت(Transgenic farm animals)

تکنیک DNAی نوترکیب برای تولید حیوانات تراریخت با هدف تولید محصولات دارویی برای انسان هم کاربرد دارد. به عنوان مثال با این تکنیک خوک هایی ایجاد شده اند که قادر به تولید هموگلوبین انسانی هستند. در حالی که خون چنین خوک هایی را نمی توان به صورت مستقیم به انسان تزریق کرد. بلکه باید تنها هموگلوبین آن را به منظور استفاده استخراج نمود^۷.

تولید خوک تراریخت که ممکن است در آینده منبعی برای خون جایگزین برای انسان شود

پکلیتاکسل(تاکسول)

داروی پکلیتاکسل(Paclitaxel) که برای درمان گروهی از سرطان ها کاربرد دارد توسط شرکت Bristol-Myers Squibb از فرمنتاسیون Penicillium raistrickii و سلول های گیاهی بدست آمد.

آرتمیسینین (Artemisinin)

به منظور تولید داروی آرتمیسینین از مخمر ترنسژنیک استفاده شد. تعدادی از آنالوگ های انسولین نیز با استفاده از مخمرهای ترنسژنیک بدست آمده اند^۸.

منابع

• “Human Insulin: Seizing the Golden Plasmid”. Science News. 114 (12): 195. 1978-09-16. doi:2307/3963132.
• Brar, Deepinder: “The History of Insulin” http://www.med.uni-giessen.de/itr/history/inshist.html, accessed June 14, 2006
• Walgate R (March 1981). “Pituitary slump”. Nature. 290 (5801): 6–۷ nbgcyt5. PMID7207586. doi:1038/290006b0.
• White GC, McMillan CW, Kingdon HS, Shoemaker CB (January 1989). “Use of recombinant antihemophilic factor in the treatment of two patients with classic hemophilia”. N. Engl. J. Med. 320 (3): 166–۷۰٫ PMID2492083. doi:1056/NEJM198901193200307.
• Kaufman RJ, Wasley LC, Furie BC, Furie B, Shoemaker CB (July 1986). “Expression, purification, and characterization of recombinant gamma-carboxylated factor IX synthesized in Chinese hamster ovary cells”. J. Biol. Chem. 261 (21): 9622–۸٫ PMID3733688.
• United States Food and Drug Administration: “The licensing of the first recombinant DNA-derived clotting factor”, http://www.fda.gov/bbs/topics/NEWS/NEW00312.html, accessed June 17, 2006
• O’Donnell JK, Martin MJ, Logan JS, Kumar R (1993). “Production of human hemoglobin in transgenic swine: an approach to a blood substitute”. Cancer Detect. Prev. 17 (2): 307–۱۲٫ PMID8402717.
• Mark Peplow. “Sanofi launches malaria drug production | Chemistry World”. Rsc.org. Retrieved 2013-12-17.