نقش کشف پنی سیلین بر پیدایش بیوتکنولوژی نوین

با کشف پنی‌سیلین راه برای تولید سایر آنتی‌بیوتیک‌ها به روش‌های گوناگون باز شد و تولید انواع مواد اولیه شیمیایی نیز رونق گرفت.
پنی‌سیلین نامی بود که توسط فلمینگ به مواد ضدباکتری …

با کشف پنی‌سیلین راه برای تولید سایر آنتی‌بیوتیک‌ها به روش‌های گوناگون باز شد و تولید انواع مواد اولیه شیمیایی نیز رونق گرفت.

پنی‌سیلین نامی بود که توسط فلمینگ به مواد ضدباکتری تولیدشده توسط کپک پنی‌سیلیوم نوتاتوم اطلاق شد. تا سال ۱۹۴۰ هنگامی که اولین فراوردهٔ خالص در دسترس عموم قرار گرفت ویژگی‌های درمانی پنی‌سیلین آشکار و شناخته شده بود، اهمیت این کشف آن هم در کشوری که درگیر جنگ بود به فراموشی سپرده نمی‌شود.

پنی‌سیلیوم نوتاتوم هم مانند آسپرژیلوس نیجر که برای تولید اسید سیتریک به کار می‌رفت نوعی هوازی اجباری بود که می‌بایست روی سطح کشت داده می‌شد. این عمل نه تنها پرزحمت بود بلکه کشت‌ها مستعد آلودگی نیز بودند و این امر بازده پنی‌سیلین را پایین می‌آورد. ضرورت و نیاز کار در شرایط سترون (گندزدایی شده) منجر به توسعهٔ راکتورهای مخزنی همزن‌دار شد که تا به امروز به عنوان برترین روش کشت میکروب‌ها در مقیاس بزرگ به شمار می‌رود. عمل گندزدایی از طریق سترون کردن تمامی تجهیزات با بخار پیش از تلقیح و با حفظ فشار داخل ظروف (مخازن) در مقادیری بیش از فشار اتمسفر حاصل می‌شود. به منظور فراهم آوردن میزان نیاز اکسیژن در محیط کشت، هوای سترون به درون مخازن دمیده می‌شود و با هم زدن محیط کشت در سرتاسر آن پخش می‌شود.

رهاورد دیگری که تولید پنی‌سیلین برای بیوتکنولوژی به همراه داشت، بسط و توسعه روش‌های گزینش نژادهای برتر بود. کشت پنی‌سیلیوم نوتاتوم اولیه فقط میزان mg۲ پنی‌سیلین در هر لیتر مایع کشت بازده داشت اما با بررسی و آزمایش انواع متفاوت و گوناگون پنی‌سیلیوم‌های جدا شده، نوع پرمحصولی از آن به نام پنی‌سیلیوم کریزوژنوم شناسایی شد. در تلاش برای بهبود هرچه بیشتر بازده آن پنی‌سیلیوم کریزوژنوم را در معرض جهش‌زاهای گوناگونی چون نیتروژن موستارد (نیتروژن خردل)، تابش پرتو فرابنفش و تابش پرتو ایکس قرار دادند. پس از هر دور جهش‌زایی بازماندهٔ آنها را مورد بررسی و آزمایش قرار دادند و دسته‌ای از آنها که دارای بیشترین بازده بودند در معرض دور بعدی جهش‌ها قرار می‌دادند. با تلفیق روش‌های پیشرفته تخمیر همراه با استفاده از جهش‌یافتگان مقدار بازده به بیش از ۲۰ گرم در لیتر افزایش یافت.

توانایی میکروب‌ها در تولید آنتی‌بیوتیک‌ها مدت‌ها بود که معلوم و شناخته شده بود، اما به آنها چندان توجهی نمی‌شد.از زمانی که به کاربرد بالینی پنی‌سیلین پی برده شد، شرکت‌های داروسازی به طور جدی توجه خود را به آنتی‌بیوتیک‌ها معطوف کردند. به دنبال کشف این موضوع که استرپتومایسیس گریزئوس نیز آنتی‌بیوتیک درمانی مفید به نام استرپتومایسیس تولید می‌کند بررسی و آزمایش انواع جدا شده از محیط زندگی (انسان) به منظور دست‌یابی به گونه‌هایی که قادر به تولید آنتی‌بیوتیک‌های موثر هستند به صورت یک عمل متداول درآمد. به همین ترتیب بعدها نشان داده شد که باکتری‌های رشته‌ای به نام اکتینومایست‌ها یعنی گروهی که استرپتومایسیس گریزئوس نیز به آن تعلق دارد صدها آنتی‌بیوتیک مختلف از جمله ۹۰ درصد آنتی‌بیوتیک‌های شناخته شده کنونی را تولید می‌کنند. به تدریج عمل آزمایش و بررسی مشکل و پیچیده‌تر شد و مستلزم آزمایش میکروارگانیسم‌های بیشتر و بیشتری بود و به جداسازی میکروارگانیسم‌ها از منابع فزایندهٔ شگفت‌آوری انجامید. در حال حاضر یافتن آنتی‌بیوتیک‌هایی که هم جدید و هم مفید باشند کاری بس دشوار شده است. تعداد آنتی‌بیوتیک‌های کشف شده در هر سال ثابت باقی مانده است اما در ۲۰ سال گذشته میزان موفقیت‌های بالینی از ۵ درصد به کمتر از یک درصد کاهش یافته است. در نتیجه شرکت‌های داروسازی دوباره تلاش‌های خود را به سوی فراورده‌های تخمیری که از نظر دارویی فعال باشند معطوف داشته‌اند مانند تخمیر پنی‌سیلین، هنگامی که معلوم شود که میکروبی متابولیت مفیدی را تولید می‌کند به اصلاح نژاد و گسترش و توسعه تخمیر آن می‌پردازند.

منابع

ـ بیوتکنولوژی مولکولی، سیدنی پرایمرز، ترجمهٔ مجتبی طباطبایی و همکاران، انتشارات مرکز ملی تحقیقات مهندسی ژنتیک و تکنولوژی زیستی.

- Biotechnology a new industrial revolution Steve prentis, Orbis Publishing Co, London.