روابط عمومی دانشگاه شیراز
پنج شنبه ۲۴ آبان ۱۳۹۷
براي نخستين بار صورت گرفت:
بهينه سازي توليد آزمايشگاهي انسولين انساني توسط پژوهشگران دانشگاه شيراز
 
براي نخستين بار ، پژوهشگران دانشكده علوم دانشگاه شيراز به سرپرستي دكتر رضا يوسفي عضو هيأت علمي دانشگاه شيراز ، با ايجاد نوآوري در فناوري توليد آزمايشگاهي انسولين نوتركيب انساني، اين داروي ضد ديابتي را در ميزبان باكتريايي با موفقيت توليد كردند.
اين پژوهش با همكاري آقاي محسن اكبريان، دانشجوي دكتري سلولي-مولكولي دانشگاه شيراز در آزمايشگاه شيمي پروتئين دانشكده علوم اين دانشگاه انجام شده است.
اين پژوهش بخشي از پروژه بزرگ آزمايشگاه شيمي پروتئين با هدف بهينه سازي توليد آزمايشگاهي انسولين انساني و آنالوگ هاي آن است كه در قالب همكاري با كرسي يونسكوي دانشگاه تهران در تحقيقات بين رشته اي و با محوريت ديابت، مستقر در مركز تحقيقات بيوشيمي و بيوفيزيك دانشگاه تهران، در حال انجام است.
نتايج اين پژوهش در نشريه PLOS one به چاپ رسيده است كه از طريق لينك زير قابل مشاهده و دريافت مي باشد:
https://journals.plos.org/plosone/article/authors?id=10.1371/journal.pone.0206169
به گفته ي دكتر رضا يوسفي، استاد دانشكده علوم دانشگاه شيراز، حدود يك قرن از كشف انسولين به عنوان هورمون تنظيم كننده قند خون مي گذرد. به دليل گسترش روزافزون بيماري ديابت در جامعه انساني اين هورمون در صدر فهرست پرفروش ترين داروهاي پروتئيني و پپتيدي در جهان قرار دارد. به واسطه وظايف فيزيولوژيك مهم انسولين و همين طور به دليل اهميت بالاي اين دارو براي جامعه انساني، تا كنون چهار جايزه نوبل به پژوهشگراني اعطا شده است كه مطالعات مهمي بر روي اين هورمون پپتيدي داشته اند. از منظر ساختاري انسولين متشكل از زنجيره پپتيدي آلفا (۲۱ آمينواسيد) و زنجيره پپتيدي بتا (۳۰ امينو اسيد) است كه با دو پيوند دي سولفيدي به همديگر متصل اند.
اين هورمون درسلول هاي جزاير لانگرهانس پانكراس به شكل كمپلكس هگزامري (شش تايي) ساخته و ذخيره مي شود و پس از رها شدن در خون به مولكول هاي مونومر (يك تايي) فعال تبديل مي گردد. محرك هاي نظير گلوكز وپروتئين هاي موجود در غذا باعث ترشح هورمون انسولين از پانكرانس به خون مي شوند. ضمن اتصال مولكول مونومر انسولين به پروتئين گيرنده غشاي آن در سطح سلول امكان جذب قند آزاد موجود در خون بوسيله بافت هاي بدن فراهم مي شود. هرگونه نقص در ساختار، توليد، ترشح و توانايي اين هورمون در فعال سازي گيرنده هاي غشايي به بيماري ديابت شيرين منجر مي شود.
در بيماران مبتلا به ديابت شيرين نوع ۱ توانايي توليد انسولين به ميزان زيادي كاهش مي يابد و يا تماماً از بين مي رود. اين افراد به طور روزانه با تزريق انسولين سعي دارند تا علائم اين بيماري را از بين ببرند. در بيماران ديابت نوع ۲ حساسيت بدن به انسولين كم مي شود و تعدادي از مبتلايان به اين نوع ديابت نيز به تزريق انسولين وابسته مي باشند. در صورتيكه بيماران ديابتي با تزريق روزانه انسولين سطح قند خون را تنظيم نكنند بالا بودن طولاني مدت قند آثار مخرب و جبران ناپذيري بر ديگر اندام هاي بدن از جمله مغز، چشم، كليه و سيستم قلب و عروقي خواهد داشت. مقايسه جمعيت جهاني ۱۰۸ ميليوني مبتلايان به عارضه ديابت در سال ۱۹۸۰ به جمعيت بالغ بر ۴۲۰ ميليوني اين بيماران در زمان حاضر نشان از عدم كنترل و پيشرفت سريع اين بيماري در جامعه انساني دارد. سابقه خانوادگي (ژنتيك)، چاقي، عدم تحرك، مصرف زياد مواد خوراكي پر كالري، استعمال دخانيات، التهاب، كم خوابي و استرس از عوامل مؤثر در ابتلاء به ديابت نوع ۲ مي باشند. استرس هاي اكسايشي همراه با ايجاد راديكال هاي آزاد مسبب پيشرفت عارضه ديابت هستند كه با مصرف غذاهاي صنعتي حاوي مواد نگهدارنده، مصرف مواد آرايشي و بهداشتي غير استاندارد، عدم آرامش محيط و قرار گرفتن بيش از حد در معرض پرتوهاي الكترومغناطيسي حاصل مي شود.
انسولين ، پر مصرف ترين داروي پپتيدي جهان
رشد سريع اين بيماري متابوليكي در جامعه انساني، انسولين را به پر مصرف ترين داروي پپتيدي جهان تبديل نموده است. امروزه بيش از ۸۰ درصد انسولين مصرفي دنيا بوسيله شركت Novo Nordisk كشور دانمارك توليد و عرضه مي شود و ميزان فروش جهاني اين دارو در زمان حاضر حدود ۳۰ ميليارد دلار مي باشد.
امروزه از ميزبان هاي باكتريايي، سلول هاي موجودات پستاندار و قارچ ها جهت توليد انسولين نوتركيب انساني استفاده مي شود ولي مشكلات و محدوديت هاي جدي در روش هاي توليدي باعث شده است كه مقدار فعلي توليد پاسخگوي نياز روز افزون اين داروي مهم و حياتي نباشد. ميزان بيان ناچيز اين هورمون در ميزبان هاي فوق الذكر، تجزيه سريع و مسير پيچيده و طولاني خالص سازي انسولين، تمايل زياد اين هورمون به لخته شدن و ايجاد فيبر آميلوييدي از مشكلات جدي است كه توليد صنعتي انسولين را با چالش هاي زيادي مواجه مي سازد.
اخيراً پژوهشگران دانشكده علوم دانشگاه شيراز ضمن ايجاد نوآوري در فناوري توليد آزمايشگاهي انسولين نوتركيب انساني، اين داروي ضد ديابتي را در ميزبان باكتريايي با موفقيت توليد نموده اند. پژوهشگران دانشگاه شيراز ژن دو زنجيره پپتدي آلفا و بتاي انسوليني را به طور جداگانه به ژن يكي از پروتئين هاي لنز چشم (آلفا كريستالين) متصل نموده اند و در ادامه، پلاسميدهاي حاوي ژن هاي هيبريدي را به ميزبان باكتريايي انتقال داده اند. به طور اجمال روشي كه اين گروه پژوهشي براي توليد انسولين نوتركيب انساني بكار گرفته است در شكل زير به نمايش گذاشته شده است.

همان طور كه در اين شكل آمده است ميزبان باكتريايي، دو زنجيره آلفا و بتاي انسوليني را به شكل مولكول هاي هيبريدي با پروتئين لنز چشم توليد مي كند. در مرحله بعد، اين پژوهشگران به روش برش شيميايي، دو زنجيره آلفا و بتاي انسوليني را از پروتئين حامل (پروتيين آلفا كرستالين لنز چشم) رها ساخته اند. به گفتۀ اين پژوهشگران، يكي از مراحل مهم در توليد انسولين اتصال صحيح دو زنجيره آلفا و بتا جهت ايجاد مولكول هاي فعال انسوليني است كه به مرحله الحاق زنجيره اي معروف مي باشد. اين گروه پژوهشي بعد از خالص سازي زنجيرهاي آلفا و بتاي انسولين انساني، از فعاليت چاپروني پروتئين لنز چشم (آلفا كريستالين) براي توليد مولكول هاي فعال انسوليني استفاده نموده اند.
پژوهشگران دانشگاه شيراز نشان داده اند كه پروتئين چاپرون لنز چشم به ميزان قابل توجهي بازده توليد مولكول هاي فعال انسوليني را در مرحله موسوم به الحاق زنجيره اي بالا مي برد. اين گروه پژوهشي عنوان نموده اند كه روش به كار گرفته شده در اين پژوهش قابليت به كارگيري در توليد صنعتي انسولين و برخي ديگر داروهاي پپتدي مشابه را نيز داراست.
دانشگاه شيراز ، پيشتاز در علوم پروتئيني و پپتيدي ايران
شايان توجه است با توجه به اهميت ويژه حوزه پروتئين و پپتيد نخستين كنفرانس علوم پروتئيني و پپتيدي ايران به ميزباني و ابتكار دانشگاه شيراز 19 و 20 آذرماه سال 1393 برگزار شد. سومين كنفرانس ملي علوم پروتئيني و پپتيدي هم ۵ و ۶ ارديبهشت ماه امسال با حضور ۳۰۰ پژوهشگر داخلي و خارجي در دانشگاه شيراز برگزار گرديد.
كاربرد پروتئين ها و پپتيدها در صنعت دارويي
آغاز صنعت داروهاي پروتئيني و پپتيدي به سال ۱۹۸۲ با ورود هورمون پروتئيني انسولين به حوزه درمان برمي گردد. از اين سال به بعد سالانه تعداد جديدي داروي پروتئيني و پپتيدي به حوزه درمان وارد شده است. درحال حاضر بيش از ۱۷۰ داروي پروتئيني و پپتيدي در حوزه درمان استفاده مي شود كه ميزان فروش جهاني آنها بالغ بر ۲۰۰ ميليارد دلار مي باشد. داروهاي پروتئيني و پپتيدي يك رقيب سرسخت براي داروهاي شيميايي رايج محسوب مي شوند و هر ساله نقش خود را در جامعه بيشتر اعمال مي كنند. خصوصياتي نظير اثرات جانبي كم، ويژگي مناسب براي مولكول هدف و همچنين قدرت سلول براي از بين بردن اين مواد و انباشته نشدن آنها در كبد، كليه و ديگر اعضاي بدن، باعث شده كه توجه بسياري از شركت هاي دارويي به پروتئين ها و پپتيدهاي درماني معطوف شود. از جمله بيماري¬هايي كه داروهاي پروتئيني و پپتيدي براي آنها تجويز مي شوند مي توان به سرطان، نقص هاي متابوليكي مثل ديابت، چاقي و ديگر نقائص باليني نظير آلرژي، بيماري هاي قلبي-عروقي، بيماري هاي عفوني مثل HIV و هپاتيت، بيماري هاي دستگاه گوارش، بيماري هاي پوستي و بيماري هاي دستگاه ادراري اشاره كرد. همچنين پروتئين ها و پپتيدها كاربرد زيادي در صنايع ديگر نظير بهداشتي، غذايي، نساجي و صنعت توليد سوخت زيستي دارند.
توليد داروهاي پروتئيني و پپتيدي
توليد داروهاي پروتئيني در گذشته اساساً از منابع طبيعي شان نظير موجوداتي همچون گوساله يا خوك بود . سپس فناوري DNA نوتركيب اين امكان را فراهم كرد تا بتوان موجوداتي ترانس ژنيك ايجاد كرد . از زماني كه داروهاي پروتئيني و پپتيدي از اين طريق توليد شده اند، تنوع اين محصولات شتاب بيشتري به خود گرفته است. امروزه ارگانيزم هاي متنوعي جهت بيان پروتئين ها و پپتيدهاي دارويي به كار گرفته مي شود. داروهاي پپتيدي نيز به دو روش شيميايي و زيستي توليد مي شوند.
مهندسي پروتئين ها و پپتيدهاي دارويي
هدف از مهندسي داروهاي پروتئيني و پپتيدي، افزايش كارايي باليني آنها است. انسولين را مي توان به عنوان مثالي از اولين پروتئين دارويي مهندسي شده نام برد. مهندسي اين دارو اغلب با تعويض يك تا سه آمينواسيد صورت مي گيرد. هدف از اين عمل توليد انسوليني است كه اثر طولاني تري داشته باشد و بهتر بتواند نقش طبيعي اش را در بدن ايفا كند . امروزه از انسولين داروهاي متنوعي توليد مي شود كه هر كدام به عنوان يك داروي انسوليني ويژگي هاي منحصر به فرد و حتي روش استفاده مختص به خود را دارد.
جنبه هاي اقتصادي داروهاي پروتئيني و پپتيدي
در حال حاضر چند صد پروتئين و پپتيد دارويي در فازهاي مختلف آزمايش باليني هستند و در سال هاي آتي به مرور به جمع داروهاي پروتئيني و پپتيدي مي پيوندند. همچنين صدها پروتئين و پپتيد با توان بالقوه جهت استفاده در كاربردهاي درماني بوسيله آزمايشگاه هاي سراسر جهان مطالعه مي شود. تعدادي از اين پروتئين ها و پپتيدها نيز به مرور به مراحل مختلف آزمايش باليني وارد خواهد شد. با توجه به آنچه ذكر شد صاحب نظران معتقدند كه در حال حاضر بازار پروتئين و پپتيد دارويي دوران طفوليت را طي مي كند و براي ساليان مديدي آينده مطمئن همراه با رشد چشمگيري را خواهند داشت. پيش بيني مي شود كه ميزان فروش جهاني داروهاي پروتئيني و پپتيدي در سال ۲۰۱۹ به ۲۳۰ ميليارد دلار برسد. با در نظر گرفتن آمارها، بايد گفت كه اين داروها با رشد سالانه حدود ۱۰درصدي رو به رو است .
بومي سازي داروهاي پروتئيني و پپتيدي در كشور و چشم انداز آينده آن
عمده توليدات صنعت دارويي كشور مولكول هاي شيميايي كوچك مي باشد. از طرفي، سالانه جهت واردات تنها چند قلم داروي پپتيدي رقمي بيش از ۳۰ ميليون دلار ارز از كشور خارج مي شود. دولت ايران اخيراً سرمايه ها و امكاناتي را جهت توليد داروهاي زيستي اختصاص داده است. با اين وجود يك مزيت بزرگ توليدات داخلي قيمت مناسب آنها است.
آينده داروهاي پروتئيني و پپتيدي
با توجه به بازار بزرگ پروتئين ها و پپتيدهاي دارويي در جهان و با در نظر گرفتن تعداد قابل توجه نيروي انساني متخصص كشور در حال حاضر اين حوزه مهم ظرفيت بالقوه اي در ايجاد اشتغال و كمك به توليد ملي را دارا است. در صورتيكه با برنامه ريزي و سرمايه گذاري قابل توجه در اين حوزه سهم تنها دو درصدي از بازار بزرگ جهاني داروهاي پروتئيني و پپتيدي نصيب كشورمان شود گامي مهم در راستاي تحقق آرزوي ديرينه ايرانيان مبني بر تشكيل اقتصاد بدون نفت برداشته خواهد شد. همچنين اين عرصه ظرفيت مناسبي جهت ايجاد اشتغال مولد براي نيروي كار جوان و متخصص كشورمان را دارا مي باشد. در اين راستا برخي از تلاش شركت¬هاي داخلي طي سال هاي اخير براي توليد داروهاي پروتئيني و پپتيدي نيز محقق شده است به طوري كه تا سال ۲۰۱۲ميلادي حدود ۲۰ داروي پروتئيني و پپتيدي بوسيله شركت هاي ايراني توليد شده است كه بيش از نيمي از آن هم اينك در حوزه درمان و در داخل كشور استفاده مي شود. با توجه به رشد چشمگير تعداد پژوهشگران ايراني فعال در حوزه علوم پروتئيني و پپتيدي طي ساليان اخير به نظر مي رسد اينك يكي از ملزومات مهم براي اينكه كشورمان در آينده اي نزديك با برنامه اي جدي يكي از چند كشور مهم در عرصه توليد و صادرات داروهاي پروتئيني و پپتيدي باشد فراهم شده است.

منبع خبر:
.
   تاریخ: ۰۹:۱۸ - ۰۶/۰۸/۱۳۹۷   بازدید: ۶۲۳

نظرات کاربران

نظر شما:
نام: *
ایمیل:
متن: *

(۳۰۰ کاراکتر)