مهندسی ژنتیک وبیوتکنولوژی نوین

بعد از ارائه تخمیر پنی‌سیلین، به مدت ۳۰ سال هیچ‌گونه پیشرفت چشمگیر جدیدی در زمینه میکروب‌شناسی صنعتی صورت نگرفت. بیشتر شرکت‌ها، کار بررسی و آزمایش میکروب‌ها را برای دستیابی …

بعد از ارائه تخمیر پنی‌سیلین، به مدت ۳۰ سال هیچ‌گونه پیشرفت چشمگیر جدیدی در زمینه میکروب‌شناسی صنعتی صورت نگرفت. بیشتر شرکت‌ها، کار بررسی و آزمایش میکروب‌ها را برای دستیابی به فعالیت‌ها و متابولیت‌های مطلوب دنبال می‌کردند و با این وجود توسعه و پیشرفت گزینش گونه‌ها و تخمیر در سطح پایینی قرار داشت. در اواخر دههٔ ۱۹۶۰ به واسطهٔ چشم‌انداز استفاده از اجسام میکروبی یا توده‌های سلولی به عنوان منبع پروتئین، به نام پروتئین میکروبی یا Scp هیجان و تحرک قابل توجهی ایجاد شد.

با اینکه از نقطه‌نظر جهانی کمبود پروتئین وجود داشت و با رشد سریع جمعیت این وضعیت بحرانی‌تر می‌شد، اما ارائه Scp با اقبال روبرو نشد. پیشرفت این موضوع با افزایش سریع قیمت نفت و معرفی وارتیه‌های پر محصول گیاهان اصلاح شده روبه‌رو شد. کشورهای پیشرفته نیازی به Scp نداشتند، آنها ذخایر سرشاری از پروتئین را از طریق منابع معمول در اختیار داشتند.

از سوی دیگر کشورهای توسعه نیافته توانایی خرید Scp یا حتی ساخت و راه‌اندازی طرح‌های تولیدی Scp را نداشتند. رشد و توسعهٔ بیوتکنولوژی نیز همانند سایر زمینه‌ها تحت فشارهای اقتصادی و سیاسی قرار دارد. علمی که از کیفیت بالایی برخوردار باشد تضمین کنندهٔ منافع تجاری نیست و در دنیای تجارت کمتر به رعایت حال دیگران و نوع پرستی ارزش و بها داده می‌شود.

در دههٔ ۱۹۸۰ بیوتکنولوژی زمینهٔ رشد فراوانی داشت. این تحولات مرهون پیشرفتی است که حاصل توانایی برش و اتصال مولکول‌های DNA مشتق شده از منابع مختلف در محیط آزمایشگاه می‌باشد. این توانایی برش و اتصال ژنی را دستکاری ژنتیکی می‌نامند و به علت اینکه پژوهشگر به نوترکیبی تناوب ژنی که از قبل وجود داشته می‌پردازد تا ترکیب نوظهوری را به وجود آورد، واژهٔ تکنولوژی نوترکیبی DNA نیز به کار برده می‌شود. در حالی که از جهش و گزینش می‌توان برای افزایش سطح فعالیتی که قبلاً در سلول میکروبی وجود داشته استفاده کرد، تکنولوژی نوترکیبی DNA را می‌توان برای اعطای قابلیت سنتز مواد کاملاً جدیدی در سلول‌ها استفاده کرد. به عنوان مثال این نخستین بار است که باکتری‌ها می‌توانند هورمون‌های انسانی را بسازند. این تکنولوژی منحصر به میکروارگانیسم‌ها نبوده و سلول‌های گیاهی و جانوری و حتی گیاهان و جانوران دست نخورده و کامل نیز قابل تغییر و تعدیل و اصلاح هستند.

کارهای اولیه روی کاربردهای تجاری تکنولوژی نوترکیبی DNA بر تولید پروتئین‌ها متمرکز بود. دو دلیل برای این کار وجود داشت. اول اینکه این تکنولوژی قادر بود بسیاری از پروتئین‌هایی را که اساساً اهمیت درمانی داشتند به دلیل آن که پروتئین‌ها فرآورده‌های بی‌واسطهٔ یک ژن هستند، تولید کند. به موازات آن کسب مهارت در مهندسان ژنتیک، تمایل نسبت به کلون‌سازی تمامی ژن‌هایی که در یک مسیر بیوسنتزی دخیل هستند، به وجود آورده است. به طور مثال تمامی ژن‌های رمزگذار ۲۹ مرحلهٔ بیوسنتز اریترومایسین روی یک قطعهٔ واحد DNA کلون شده‌اند.یکی از ثمرات این کار آن بود که سرانجام دامنهٔ میکرو ارگانسیم‌های متنوعی که در بیوتکنولوژی تجاری به کار برده می‌شوند، ممکن است منسجم‌تر و باریک تر شود. در جایی که به ترکیبات دارای وزن مولکولی پایین نیاز باشد، ممکن است بتوان مراحل کار را روی تعداد محدودی از باکتری‌ها و قارچ‌ها مثل اشریشیاکولی، گونه‌های استرتپومایسس و آسیرژیلوس انجام داد. ترکیبات واجد وزن‌های مولکولی زیاد را ممکن است حتی در دامنهٔ محدودتری از ارگانیسم‌ها تولید کرد و در این بین سلول‌های جانوری از اهمیت خاصی برخوردارند زیرا می‌توانند روی «تغییرات و تعدیلات پس از ترجمه» پروتئین‌ها درست همانند یک جانور دست نخورده و کامل، تأثیر گذارند.

بیوتکنولوژی به صورتی که امروزه انجام می‌شود، بسیار فراتر از تکنولوژی نوترکیبی DNA است. این تکنولوژی شامل تکنولوژی هیبریدوما، استفاده از سلول‌ها و آنزیم‌های تثبیت‌ شده روی تکیه‌گاه‌های ساکن و توانایی باززایی گیاهان از سلول‌های مجزا شده است. به هر حال اگر این‌ها نقش‌آفرین‌ هستند، ستارهٔ نمایش بی‌شک «دستکاری ژنی» است. قابلیت برش و اتصال ژن‌ها، در صنایع انقلابی به پا کرده که نتیجهٔ آن بسط و توسعهٔ بی‌شمار فرآورده‌های جدید و بهبود فرآیندهای شناخته شدهٔ فعلی است.

منابع:

- Biotechnology, principales and Applications, J.Jones and D.J.Best and I.J.Higgins.