بیوتکنولوژی و علوم پزشکی

کاربرد بیوتکنولوژی در زمینة علوم پزشکی و دارویی،موضوعات بسیار گسترده‌ای مانند ابداعروش‌های کاملاً جدید برای "تشخیص مولکولی مکانیسم‌های بیماری‌زایی و گشایش سرفصل جدیدی به نام پزشکیمولکولی"، "امکان تشخیص پیش از تولد بیماری‌ها و پس از آن"، "ژن‌‌درمانی و کنارگذاشتن (نسبی) برخورد معلولی با بیمار و بیماری"، "تولید داروها و واکسن‌هاینوترکیب و جدید"، "ساخت کیت‌های تشخیصی"، "ایجاد میکروارگانیسم‌های دست‌کاری شدهبرای کاربردهای خاص"، "تولید پادتن‌های تک‌دودمانی (منوکلونال)" و غیره را در برمی‌گیرد.

امروزه برای تشخیص‌های دقیق، پیشگیری، درمان اساسی بیماری‌ها و درواقع سلامت و بهداشت جوامع ظاهراً راه دیگری جز پزشکی مولکولی به‌نظر نمی‌رسد. جدولشماره 1، برخی از مزایای کاربرد روش‌های تشخیص مولکولی را که به مدد مهندسی

ژنتیک وبیوتکنولوژی در خدمت بهداشت بشر قرار گرفته‌اند نشان می‌دهد:
در ادامه،به چند نمونه از دستاوردهای مهم مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در علوم پزشکی،که تحولات بسیار بزرگی را در عرصه‌های مختلف زندگی بشر بوجود آورده یا خواهد آورد،اشاره می‌شود:

1-1- ژن درمانی(Gene Therapy)

بسیاری از صاحب‌نظراناز سدة حاضر به‌عنوان سدة مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژیمولکولی یاد می‌کنند. بهاعتقاد بسیاری از دانشمندان، تولد ژن‌‌درمانی در اوایل دهه 1990، یک رخداد بزرگ وانقلابی بود که چشم‌انداز جدیدی را در عرصه پزشکی مولکولی ایجاد کرد؛ زیرا براینخستین بار در تاریخ علوم زیستی، کاربرد روش‌ها و فنون بسیار حساس و جدید جهتانتقال ژن‌های سالم به درون سلول‌های بدن و تصحیح و درمان ژن‌های جهش‌یافته ومعیوب، پنجره‌ای نو به سوی مبارزه جدی، اساسی و علّی (نه معلولی و در سطحفرآورده‌های ژنی) با بسیاری از بیماری‌ها گشوده است. ژن‌درمانی، در واقع انتقالمواد ژنتیکی به درون سلول‌های یک موجود برای مقاصد درمانی می‌باشد که به روش‌هایمتفاوت و متنوع (فیزیکی، شیمیایی و زیستی) صورت می‌گیرد.
کشف بسیاری ازژن‌های بیماری‌زای مهم در آینده‌ نزدیک، کاربرد روش‌های متنوع و بی‌سابقهغربال‌سازی ژنتیکی و پیشگویی‌های بسیار دقیق پیرامون تعیین سرنوشت جنین از نظربیماری‌های ژنتیک پیش و پس از تولد، از دیگر قابلیت‌های مهندسی ژنتیک و ژن‌درمانیاست. پژوهشگران با انجام تحقیقات گسترده بر بسیاری از محدودیت‌های موجود در زمینهژن‌درمانی فائق آمده‌اند. همچنین در زمینه هدف‌گیری بسیار اختصاصی سلول و انتقال ژنیا DNAی برهنه به درون آن- به عنوان دارو- پیشرفت‌های چشمگیری حاصل شده است.

علیرغم اینکه در حال حاضر ژن‌درمانی، روشی پرهزینه بوده و به فنون پیشرفتهو تخصصی نیاز دارد، اما به‌زودی از این روش در مورد طیف بسیار وسیعی از بیماری‌هااستفاده خواهد شد. همچنین شواهد فزآینده‌ و امیدبخشی وجود دارد که استفاده ازروش‌های پزشکی مولکولی، در آینده‌ای نه چندان دور و در مقایسه با وضع کنونی، صدهابار هزینه‌های درمانی را نیز کاهش خواهد داد.

1-2- طرح بین‌المللی ژنوم انسان (IHGP)

پروژهبین‌المللی ژنوم انسان، یکی از مهم‌ترین و عظیم‌ترین طرح‌های تحقیقاتیزیست‌شناسی عصر حاضر است کهبا رمزگشایی از ژنوم انسان، گره‌های بی‌شماری را گشوده و قله‌های متعددی را فتحکرده است. این طرح که انجام آن، مولود پیشرفت‌ها و اطلاعات جدید محققان در عرصهمهندسی ژنتیک است، در آینده‌ای نزدیک، تحولات عمیق و غیره‌منتظره‌ای را در علومپزشکی به‌وجود خواهد آورد. طرح بین‌المللی ژنوم انسان را می‌توان نقطه عطفی درتاریخ علوم زیستی به‌ویژه مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی به حساب آورد. درجداول‌ 2 و 3، خلاصه شماری از اطلاعات مهم درباره این طرح ارایه شده است :

1-3- شناسایی مکانیسم‌های مولکولی پیدایش سرطان

امروزه از رهگذر به‌کارگیری مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی، این پرسشکه سرطان چگونه ایجاد می‌شود؟، دیگر جزء اسرار ناشناخته علمی به حساب نمی‌آید. درخلال دو دهة اخیر، پژوهشگران با استفاده از روش‌های مولکولی و نتایج حاصل ازمطالعاتی مانند طرح رمزگشایی از ژنوم انسان، به پیشرفت‌های خیره‌کننده‌ای درشناسایی علل و مراحل مولکولی پیدایش سرطان دست یافته‌اند که در آینده نزدیک، بهروش‌های انقلابی در مسیر درمان آن منجر خواهد شد. با آنکه هنوز هیچ‌کس قادر نیستزمان دقیق غلبه کامل بر سرطان را پیش‌گویی کند، اما چشم‌انداز آن بسیار نویدبخشاست.

در این راستا، تلاش‌های گسترده‌ای برای درمان سرطان با استفاده ازروش‌های ژن‌‌درمانی(مانند انتقال ژن‌های بازدارندة سرطان به درون سلول‌ها) به طورفزاینده‌ای در حال افزایش است. مهار ژن‌هایی که بیشتر از اندازه طبیعی تکثیر یابیان شده‌اند (مانند آنکوژنهای فعال‌شده) و جایگزینی یک ژن ناقص یا حذف‌شده از جملهراهبردهای این روش درمانی به حساب می‌آیند.
اخیراً پژوهشگران امریکایی نوعیویروس "هوشمند" را طراحی کرده‌اند که بتواند در درون سلول‌های سرطانی، تکثیر شده وتمام سلول‌های بدخیم را در بدن از بین ببرد، اما به سلول‌های سالم آسیبی نرساند. نتایج به دست آمده از این شیوة جدید، روی موش‌های الگو موفقیت‌آمیز بوده و توانستهاست حدود 60 درصد از سلول‌های سرطانی را نابود سازد.
شماری از شرکت‌هایدارویی جهان نیز با تکیه بر فرآیندها و قابلیت‌های بیوتکنولوژی مولکولی، بر رویطراحی داروها و عوامل درمانی مناسب جهت توقف ماشین تکثیر بی‌رویه سلولی (سرطان) فعالیت می‌کنند.
بی‌شک انجام این پژوهش‌ها، که در آینده‌ای نزدیک به نتایجمفیدی برای درمان شماری از سرطان‌های انسانی منجر خواهد شد، بدون بکارگیری اصول وفنون مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی میسر نمی‌بود.

1-4- شبیه‌سازی (Cloning)

از دیگر موضوعات بسیار مهمروز در زمینه مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی، که ارتباط تنگاتنگی با علومپزشکی داشته و احتمالاً در آینده منشأ تحولات بزرگی در این زمینه خواهد بود، بحثکلون‌سازی (همانندسازی یا شبیه‌سازی) یا تکثیر غیرجنسی سلول‌ها است؛ که طی آن باهمانندسازی از روی سلول بالغ یک موجود زنده، نسخه‌ای مشابه موجود اولیه ساختهمی‌شود.
شایان ذکر است که نخستین موفقیت انسان در کلون‌سازی یک پستانداربالغ (گوسفند دالی) در سال 1996 توسط یان ‌ویلموت‌ انگلیسی و همکاران وی در مؤسسهراسلین (ادینبر، اسکاتلند) با انتقال هستة یک سلول سوماتیک (غیرجنسی) به‌درونسیتوپلاسم یک اووسیت (سلول جنسی ماده) که هسته‌اش خارج شده بود، به دست آمد.
به طور کلی، محققان علم ژنتیک و بیوتکنولوژیست‌های مولکولی اعتقاد دارند کهتلاش‌هایآنها در اینزمینه‌، می‌تواند به کاربردهای بسیار ارزشمندی در زمینه‌های پزشکی، کشاورزی و مانندآن‌ها منجر شود.
البته علیرغم بحث‌های بسیار جدی که در مورد سوءاستفاده‌های احتمالی از مقوله شبیه‌سازی و عواقب زیستی و اخلاقی آن در دنیا وجوددارد، خوشبختانه اعتقاد اکثریت قابل توجهی از صاحب‌نظران امر که با درک مسئولیتخطیر انسانی خود، به پژوهش‌های متنوع و گسترده مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی در عرصهپزشکی مولکولی مشغولند، این است که تحقیقات مذکور باید تنها برای مقاصد پیشگیری،تشخیص و درمان اساسی بیماری‌ها به کار رفته شود.

2- بیوتکنولوژی مولکولی و صنعت

در سال‌های اخیر،بیوتکنولوژی مولکولی در صنایع گوناگون جایگاه منحصر به فردی پیدا کرده است. امروزهدر برخی از معادن دنیا، استخراج و بازیافت کانی‌های پرارزشی مانند طلا، نقره، مس واورانیوم به کمک میکروارگانیسم‌ها و با روش‌های زیستی (Bioleaching) صورت می‌گیرد. تولید صنعتی بسیاری از اسیدهای آلی مانند اسید سیتریک، اسید استیک و اسید لاکتیک وهمچنین تولید روغن‌هایی با ترکیبات اسیدهای چرب ویژه که دارای ارزش بالایی در صنایعغذایی و مواد پاک‌کننده هستند، از دیگر زمینه‌های حضور فعال بیوتکنولوژی در صنعتاست.
علاوه بر این، به اعتقاد بسیاری از صاحب‌نظران، یکی از عرصه‌های بسیارحیاتی بیوتکنولوژی،در "صنایع آنزیمی" است؛ چراکه به جرأت می‌توان ادعا کرد بدون استفاده از فرآیندهایبیوتکنولوژیک و طراحی سویه‌های میکروبی مهندسی ژنتیک شده، پیشرفت‌های بزرگ بشر درزمینه تولید انبوه آنزیم‌ها و بیوکاتالیست‌های بسیار با ارزش و متنوع که به‌عنوانمواد مادر در صنایع گوناگون غذایی، شیمیایی، سلولزی، نفت، تولید شوینده‌ها و غیرهبه کار می‌روند، تقریباً غیرممکن و دور از دسترس بود.
تولید پلاستیک‌هایقابل تجزیه (Green Plastics)، تولید انرژی‌های تجدید‌پذیر با استفاده از بیومس (Biomass)، طراحی و تولید ساختارهای نانومتری (Nanostructures) جدید مثلبیوترانزیستورها، بیوچیپ‌ها و پلیمرهای پروتئینی با استفاده از روش‌های مهندسیپروتئین، بکارگیری روش‌های بیوتکنولوژی در افزایش بازیافت و سولفورزدایی نفت خام وپاکسازی آلودگی‌های زیست‌محیطی به کمک فرآیندهای زیستی، از دیگر عرصه‌های نوین و باارزش بیوتکنولوژی در صنعت و محیط زیست به شمار می‌روند.