محققان انستیتو پاستور فرانسه قدمی مهم برای یافتن درمان کرونا برداشتند.

دست کرونا رو شد‍!

این فیلم که توسط محققان انستیتو پاستور پاریس٬ دکتر Sophie-Marie Aicher و Delphine Planas فیلم برداری شده است. (انتهای خبر)

ویروس کرونا به سلول های مغزی خفاش حمله می کند و آن ها را وادار می کند تا ویروس های بیشتری تولید کنند. این فیلم دریچه ای گشود تا چگونگی آلودگی سلول های مغزی توسط ویروس نمایان شود.

این فیلم حاصل ۴۸ ساعت عکسبرداری از سلول هاست که هر ۱۰ دقیقه یک بار گرفته شده است. سلول های مغزی به رنگ خاکستری هستند که بعد از آلودگی در حال مرگ هستند. سلول های آلوده با سلول های مجاورشان ترکیب و در نهایت در انتهای فیلم می بینید که منفجر می شوند.

دکتر Aicher: الگوی آلودگی در سلول های انسانی و خفاش یکسان است با این تفاوت که خفاش ها در نهایت بیمار نمی شوند. در انسان٬ ویروس کرونا می تواند از چشمان سلول های ایمنی خود را پنهان کند؛ او این کار را با جوش دادن سلول های آلوده به سلول های سالم انجام می دهد که syncytia نامیده می شود. این کار باعث می شود مدت زمان بیشتری به فعالیت مخفی خود ادامه دهد و ضربه ای مهلک ایجاد کند.

اتکا به توان داخلی برای ارسال دارو

اتکا به توان داخلی برای ارسال دارو

پلتفرم های جدید ارسال در مدل های سلولی به خوبی نتیجه داده است و با پیشرفت های بیشتر می توان در های جدیدی از روش های ارسال برای طیف وسیعی از مولکول های درمانی (ویرایشگر ژنی، جایگزین کننده ژنی) را باز کند. ابزار آلات کنونی ارسال مولکول های درمانی می توانند ناکارا و در بعضی از اوقات به ژنوم نفوذ کنند و بعضی از آن ها سیستم ایمنی بدن را به طور ناخواسته تحریک کنند. SEND برای غلبه بر این مشکلات آمده است.

دکتر Feng Zhang از پیشگامان کریسپر: جامعه زیست دارویی در حال توسعه مولکول های قدرتمند درمانی هستند اما رساندن این درمان ها به صورت کارا و دقیق هنوز یک چالش است. SEND پتانسیل این را دارد تا به چالش های کنونی پایان دهد.

اختصار SEND از کلمه های “Selective Endogenous eNcapsidation for cellular Delivery” به معنای ” اِن کپسیدیشن (محصور کردن ماده ای در یک کپسید) انتخابی درون زا برای تحویل سلولی” از مولکول های ساخته شده توسط سلول های انسانی بهره می برد. در مرکز SEND پروتئینی به نام PEG10 وجود دارد که به mRNA مخصوص خود متصل می شود و سپس با تغییر شکل فضایی خود از آن مولکول محافظت می کند. در این مطالعه، محققان PEG10 طراحی کردند که بتواند به سایر RNA ها نیز متصل شود. محققان از SEND برای ارسال سیستم ویرایش ژنی کریسپر-کس9 برای ویرایش ژن های هدف در سلول های موشی و انسانی بهره بردند.

دکتر Michael Segel و Blake Lash: توانایی انتقال RNA تنها محدود به PEG10 نیست و این شگفت انگیز است. این مطالعه نشان داد که ممکن است مولکول های دیگری نیز وجود داشته باشند که از آن ها بتوان برای ارسال مولکول های درمانی استفاده کرد. این مطالعه باعث ایجاد سوالات هیجان انگیزی شده است که واقعا وظیفه ی طبیعی این مولکول ها چیست؟

پروتئین PEG10 به صورت طبیعی در انسان ها و از رتروترنسپوزون ها ” عناصر ژنتیکی ویروس مانند که میلیون ها سال است خود را به ژنوم انسان ها تحمیل کرده ند.” منشا می گیرد. طی تکامل، این پروتئین توسط بدن انتخاب شد تا جزئی از شبکه عظیم پروتئین های مهم برای زندگی باشد.

پنج سال پیش، محققان نشان دادند که پروتئین منشا گرفته دیگری از رتروترنسپوزون ها به نام ARC، جزئی از سیستم انتقال RNA بین سلول هاست. اگرچه این مطالعات پیشنهاد می دهند که ممکن است بتوان از این پروتئین ها بعنوان سیستم انتقال دارو بهره برد، محققان موفق نشده بودند که مولکولی را به این پروتئین ها متصل کرده و به سلول های انسانی منتقل کنند.

می دانیم که بعضی از پروتئین های منشا گرفته شده از رتروترنسپوزون ها قادر به اتصال و بسته بندی مولکول ها هستند، تیم دکتر Zhang، از این پروتئین ها بعنوان وسیله ای که ممکن است برای انتقال مفید باشد استفاده کردند. آن ها به طور سیستماتیک از طریق این پروتئین ها در ژنوم انسان به دنبال پروتئین هایی بودند که بتوانند کپسول محافظتی ایجاد کنند. در بررسی های اولیه این تیم آن ها توانستند 48 ژن را بیابند که می توانستند پروتئین هایی را کد کنند که ممکن است توانایی مدنظر را داشته باشد. از میان آن ها، 19 پروتئین در انسان و موش مشترک بودند. در آزمایش های مدل سلولی، پروتئین PEG10 بعنوان یک حامل کارا دیده شد. آن ها دیدند که سلول ها مقادیر قابل توجهی از این پروتئین را به نسبت سایر پروتئین ها آزاد می کنند.

برای توسعه تکنولوژی SEND، توالی قسمتی از PEG10 که به مولکول mRNA متصل می شد شناسایی شد. محققان با استفاده از این توالی توانستند مولکول هایی را مهندسی کنند که به صورت اختصاصی به RNA های خاصی متصل شوند، در ادامه کپسول های PEG10 توسط مولکول هایی به نام fusogenes که باعث تسهیل انتقال بین 2 سلول می شدند پوشیده شدند.

با مهندسی fusogene بروی کپسول های PEG10، محققان باید بتوانند کپسول را به نوع خاصی از سلول، بافت یا اندام انتقال دهند. در قدم اول برای رسیدن به این هدف، محققان از دو fusogene مختلف که یکی در سلول های انسانی یافت شده بود بهره بردند. دکتر Zhang: با آزمون و خطا های ترکیبات مختلف بروی سیستم SEND، ما معتقدیم که پلتفرمی برای انتقال مولکول های درمانی برای بیماری های مختلف ارائه خواهیم کرد.

سیستم SEND از ترکیبات طبیعی موجود در بدن انسان ساخته شده و سیستم ایمنی بدن را تحریک نخواهد کرد. اگر در مطالعات آتی این امر مجددا تایید شود، به گفته محققان دری جدید برای ارسال سیستم های درمانی ژن با کمترین عوارض جانبی در اختیار خواهیم داشت.

دکتر Lash: تکنولوژی SEND ترکیبی از نانوذرات لیپید و حامل های ویروسی است که راه های ارسال روش های درمانی را به سلول گسترش می دهد. در قدم بعدی محققان این سیستم را بروی حیوانات آزمایش می کنند و مهندسی بیشتری بروی این تکنولوژی انجام می دهند تا بتوانند محموله ها را به طیف وسیع تری از سلول ها و بافت ها ارسال کنند.

منبع خبر

رابط های مغزی، عیوب انسانی را می پوشانند.

رابط های مغزی، عیوب انسانی را می پوشانند.

رابط های مغز و رایانه (BCI) ابزارهای کمکی در حال ظهوری هستند که ممکن است روزی به افراد مبتلا به آسیب مغزی یا نخاعی برای حرکت یا برقراری ارتباط کمک کنند. سیستم های BCI به سنسورهای قابل کاشت بستگی دارد که سیگنال های الکتریکی را در مغز ثبت می کنند و از این سیگنال ها برای هدایت دستگاه های خارجی مانند رایانه یا پروتزهای روباتیک استفاده می کنند.

اکثر سیستم های BCI فعلی از یک یا دو سنسور برای نمونه برداری تا چند صد نورون استفاده می کنند ، اما دانشمندان علوم اعصاب به سیستم هایی علاقه مند هستند که قادر به جمع آوری داده ها از گروه های بزرگتر سلول های مغزی هستند.

حال، گروهی از محققان در حال برداشتن قدم هایی رو به جلو برای ساخت نسل جدید سیستم های BCI هستند. این سیستم از یک شبکه هماهنگ از حسگرهای عصبی کوچک و مقیاس کوچک بی سیم ، هر کدام به اندازه یک دانه نمک ، برای ثبت و تحریک فعالیت مغز استفاده می کند.

این سنسورها که “neurogenins” نامیده می شوند ، به طور مستقل پالس های الکتریکی حاصل از فعالیت نورون ها را ضبط کرده و سیگنال ها را به صورت بی سیم به یک شبکه مرکزی ارسال می کنند که سیگنال ها را هماهنگ و پردازش می کند.

به گفته محققان ، این نتایج گامی به سوی سیستمی است که روزی می تواند ضبط سیگنال های مغزی را با جزئیات بی سابقه ای انجام دهد و به بینش جدیدی در مورد نحوه عملکرد مغز و درمان های جدید برای افرادی که دچار آسیب مغزی یا نخاعی هستند منجر شود.

دکتر Nurmikko: یکی از چالش های بزرگ در زمینه رابط مغز و رایانه ، مهندسی روش هایی برای بررسی بیشتر نقاط ممکن در مغز است. تاکنون، بیشتر BCI ها دستگاه های یکپارچه بوده اند (شبیه تخت های کوچک سوزنی). ایده تیم ما این بود که این یکپارچگی را به سنسورهای کوچکی تقسیم کنیم که می توانند در قشر مخ توزیع شوند. این همان چیزی است که ما توانسته ایم در اینجا نشان دهیم.

این تیم که شامل متخصصانی از براون ، دانشگاه بایلور ، دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو و کوالکام است ، کار توسعه این سیستم را حدود چهار سال پیش آغاز کرد.

دکتر Nurmikko: این چالش دو برابر بود. بخش اول نیاز به کوچک کردن وسایل الکترونیکی پیچیده ای داشت که در تشخیص ، تقویت و انتقال سیگنال های عصبی به تراشه های ریز سیلیکونی نوروگرین نقش داشتند. این گروه ابتدا وسایل الکترونیکی را بر روی کامپیوتر طراحی و شبیه سازی کردند و چندین مرحله ساخت را برای توسعه تراشه های عملیاتی انجام دادند.

دومین چالش ایجاد مرکز ارتباطات خارجی بدن بود که سیگنال ها را از تراشه های کوچک دریافت می کرد.این یک دستگاه یک تکه نازک، تقریباً به اندازه یک انگشت شست است، که به پوست سر بیرون جمجمه متصل می شود. این دستگاه مانند یک برج تلفن مینیاتوری تلفن همراه عمل می کند و از پروتکل شبکه ای برای هماهنگ سازی سیگنال های عصب های عصبی استفاده می کند که هر کدام آدرس شبکه خود را دارند. این پچ همچنین به صورت بی سیم نیروگاه عصبی را تامین می کند ، که برای کار با حداقل مقدار برق طراحی شده است.

دکتر Jihun Lee: این کار یک چالش چند رشته ای واقعی بود. ما مجبور بودیم متخصصانی در زمینه الکترومغناطیس ، ارتباطات فرکانس رادیویی، طراحی مدار، ساخت و علم عصب شناسی برای طراحی و کارکرد سیستم عصبی مغز گرد آوریم.

هدف از مطالعه جدید نشان دادن این بود که این سیستم می تواند سیگنال های عصبی را از مغز زنده (در این مورد مغز جوندگان بود) ثبت کند؟ این تیم 48 مغز عصبی را روی قشر مغزی حیوان در لایه بیرونی مغز قرار دادند و با موفقیت سیگنال های عصبی مرتبط با فعالیت خود به خودی مغز را ثبت کردند.

این تیم همچنین توانایی دستگاه ها برای تحریک مغز و همچنین ثبت از آن را آزمایش کردند. تحریک با پالس های الکتریکی کوچک انجام می شود که می تواند فعالیت عصبی را فعال کند. محققان امیدوارند این تحریک توسط همان مرکز که ضبط عصبی را هماهنگ می کند هدایت شود و بتواند روزی عملکرد مغز از دست رفته در اثر بیماری یا آسیب را بازیابی کند.

اندازه مغز حیوانات تیم را برای این مطالعه به 48 مغز عصبی محدود کرد ، اما داده ها نشان می دهد که پیکربندی فعلی سیستم می تواند تا 770 مغز را پشتیبانی کند. در نهایت ، تیم مقیاس هزاران عصب عصبی را در نظر می گیرد ، که می تواند تصویری در حال حاضر دست نیافتنی از فعالیت مغزی باشد.

دکتر Vincent Leung: این یک تلاش چالش برانگیز بود ، زیرا سیستم نیاز به انتقال همزمان برق بی سیم و شبکه با سرعت مگابیت بر ثانیه دارد و این امر باید در محدوده سیلیکون بسیار محدود و محدودیت های قدرت انجام شود. تیم ما پاکت را برای کاشت عصبی توزیع شده تحت فشار قرار داد.

منبع خبر

همه چیز درباره واکسن اسپایکوژن، واکسن کرونا سیناژن

همه چیز درباره واکسن اسپایکوژن، واکسن کرونا سیناژن

اخیراً کمیته اخلاق مجوز موردنیاز برای مطالعه فاز دو واکسن استرالیایی- ایرانی را برای شرکت سیناژن صادر کرده است. به بهانه انتشار این خبر، فانا مصاحبه‌ای با هاله حامدی‌فر مدیرعامل شرکت سیناژن انجام داده است که متن کامل آن به شرح زیر است:

همه چیز درباره واکسن اسپایکوژن، واکسن کرونا سیناژن
همه چیز درباره واکسن اسپایکوژن، واکسن کرونا سیناژن

واکسنی که شرکت سیناژن قرار است تولید کند چه نوع واکسنی است؟

من ابتدا یک نکته را بهتر است که بگویم، تا جای ممکن از واژه واکسن به تنهایی استفاده نکنیم و تا زمانی که هنوز اثربخشی آن اثبات نشده است، شاید “واکسن تحقیقاتی یا آزمایشی” عبارت مناسب‌تر و علمی‌تری باشد و مطالعات بالینی را انجام می‌دهیم تا اثبات شود که محصول واکسن است.

اسپایکوژن از دسته واکسن‌های Subunit از نوع پروتئین نوترکیب است. پروتئین ساخته شده، مشابه پروتئین اسپایک ویروس SARS-CoV-2 است. این پروتئین‌ها که با روش‌های مهندسی ژنتیک و توسط سلول‌های خاصی تولید، خالص‌سازی و آماده استفاده می‌شود.

یعنی از خود ویروس برای تهیه این محصول استفاده نمی‌شود؟

خیر، به هیچ عنوان از خود ویروس استفاده نمی‌شود که این یکی از مزیت‌های این پلتفرم و این تکنولوژی برای تولید واکسن‌ها است.

از این واکسن به عنوان استرالیایی–ایرانی نام برده شده. آیا این واکسن از کشور استرالیا تائیدیه دارد؟

بله این واکسن تحقیقاتی توسط یک شرکت استرالیایی به نام “وکسین” که تخصص آن در تحقیقات واکسن است توسعه پیدا کرده است. این شرکت تحقیقاتی از سال 2002 در حوزه تحقیقات و توسعه واکسن و ادجوانت فعالیت می‌کند و بعد از تولید این محصول برای SARS-CoV-2 با مجوز کمیته اخلاق پژوهشی زیر نظر دولت استرالیا روی 40 نفر از شهروندان استرالیایی مطالعه فاز یک واکسن خود را انجام داده است. بعد از اینکه نتایج اولیه مطالعه فاز یک توسط تیم توسعه تجارت ما مشاهده شد و از ایمنی آن اطمینان پیدا کردند، به سمت مذاکره برای همکاری رفتیم.

این واکسن تحقیقاتی در مطالعات حیوانی در سه گونه حیوانی موش‌ها، میمون‌ها و راسوها، هیچگونه سمیتی نشان نداده و باعث ایجاد ایمنی قابل‌ قبولی در برابر ویروس و جلوگیری از بروز بیماری شده است. البته نتایج مطالعات حیوانی آن به  زبان فارسی در دسترس قرار می‌گیرد.

(البته اسپایکوژن نام تجاری محصول سیناژن خواهد بود و این محصول توسط شرکت وکسین با نام COVAX-19 معرفی شده است)

تفاوت واکسن شما با واکسن‌های ایرانی دیگر چیست و آیا نمونه مشابه خارجی هم دارد؟

من خیلی علاقه‌ای به این مقایسه ندارم، ولی اگر صرفاً بخواهم مزیت‌های این نوع پلتفرم را به صورت موردی بگویم یکی از مزیت‌های آن این است که به هیچ عنوان در روند تولید از ویروس غیرفعال شده یا کشته شده کرونا استفاده نمی‌شود که این باعث می‌شود هنگام تولید در حجم بالا، ایمنی محصول دچار مشکل جدی نشود. مزیت دیگری که دارد، استفاده از ادجوانت Advax است که تزریق همزمان این ادجوانت با آنتی‌ژن، سبب افزایش میزان آنتی‌بادی خنثی‌کننده (ایمنی همورال) و افزایش سطح پاسخ لنفوسیت‌های T (ایمنی سلولی) می‌شود. با توجه به مطالعات انجام شده، Advax برخلاف ادجوانت‌های رایج، سبب تشدید سیگنال‌های التهابی و افزایش واکنش‌های پس از تزریق واکسن نمی‌شود به همین دلیل میزان عوارض کمتری بعد از تزریق دارد. علاوه بر این با اضافه کردن ماده CpG که ادجوانت دیگر در اسپایکوژن است باعث افزایش مضاعف ایمنی همورال و سلولی می‌شود.

محصولی که قرار است توسط ما و شرکت وکسین استرالیا ساخته شود، مطالعه بالینی فاز یک آن انجام شده و قرار است وارد فاز دوم و سوم مطالعه شود.

از نوواوکس آمریکا می‌توان به عنوان نمونه واکسن از نوع اسپایک پروتئین نام برد.

این واکسن از چه زمانی تولید و به بازار وارد می‌شود؟

باز هم من بر این نکته تاکید کنم که اسپایکوژن در حال حاضر یک واکسن آزمایشی است و بهتر است با دقت در موردش صحبت کنیم و از هرگونه پروپاگاندا، تبلیغات خارج از روند حرفه‌ای برای مطالعات بالینی یا دادن وعده‌های بی‌اساس به مردم باید پرهیز کنیم.

ما علاقه داریم در صورت اثبات اثربخشی اسپایکوژن بتوانیم در سریع‌ترین زمان ممکن و با بالاترین ظرفیت تولید، واکسن را برای مردم تامین کنیم و البته این را هم باید بگویم که تخصص ما تولید پروتئین‌های نوترکیب است و اسپایکوژن هم یک پروتئین نوترکیب است که از روش‌های بیوتکنولوژی تولید می‌شود. وارد این عرصه شدیم چون بیشترین ظرفیت کشت سلول برای پروتئین نوترکیب را در خاورمیانه دارا هستیم و باز هم تنها دارنده خط تولید داروهای بیوتکنولوژی دارای تائیدیه اتحادیه اروپا در منطقه هستیم.

مطالعه بالینی این محصول از چه زمانی شروع می‌شود و روند آن چگونه خواهد بود؟

امیدواریم که مطالعه بالینی از همین اوایل خرداد ماه آغاز شود و نزدیک به 17 هزار نفر داوطلب در فاز دو و سه این مطالعه بالینی که توسط شرکت ارکیدفارمد انجام می‌شود، شرکت کنند.

شما خودتون داخل مطالعه اسپایکوژن شرکت می‌کنید؟

بله ابتدا خودم با اینکه می‌توانستم از طریق نظام پزشکی واکسن تزریق بکنم صبر کردم تا به صورت داوطلب واکسن آزمایشی اسپایکوژن را قبل از شروع فاز دو به عنوان اولین نفر تزریق ‌کنم.

زیرساخت‌های سیناژن برای تولید واکسن در چه سطحی است و آیا نیاز به ارتقا دارد؟ آیا از حمایت دولتی برای تولید واکسن برخوردارید؟ می‌دانیم که از سایر شرکت‌های فعال مانند رازی، پاستور و برکت حمایت‌هایی شده است مثل تسهیلات، پیش‌خرید واکسن و …

ما برای پروژه واکسن هیچگونه کمک ریالی یا ارزی از هیچ ارگانی دریافت نکرده‌ایم. سیناژن خوشبختانه به دلیل اینکه در سال‌های گذشته با نگاه صادرات و کیفیت گرایی توسعه پیدا کرده است، زیرساخت‌های به‌روز تولید، کیفی، EUGMP و نیروهای انسانی متخصص پیدا کرده است و پروژه واکسن قرار نیست بهانه‌ای برای گرفتن امتیازی یا برای تامین زیرساخت‌های شرکت باشد و اصلا قرار نیست از مرحله صفر شروع کنیم. سال‌ها این زیرساخت‌ها ایجاد شده است تا در روز مبادا به کار مردم بیاید.

یک سوال حاشیه‌ای، خیلی از افراد در مورد مطالعه بالینی واکسن، مردم را اینطور فرض می کنند که موش آزمایشگاهی هستند نظر شما چیست؟

تمام داروهای تخصصی که ما داریم در سراسر دنیا استفاده می‌کنیم و از نتایج درمانی آن خودمان یا خانواده ما بهره می‌برند مدیون افرادی هستیم که وارد مطالعات بالینی این داروها شده‌اند و به جای اینکه به این افراد بگوییم موش آزمایشگاهی باید سپاسگزار این باشیم که چقدر به پیشرفت علم و درمان بیماران کمک کرده‌اند. شاید اگر این تفکر نبود و ایران در مطالعات بالینی واکسن‌ها شرکت کرده بود، خرید واکسن و دسترسی واکسن برای مردم ما امروز بهتر بود.کشورهای توسعه یافته دنیا که الان در واکسیناسیون پیشرو هستند تعداد بسیاری از داوطلب‌هایشان از شهروندان خودشان بوده‌اند.

در مورد محصول مورد مطالعه ما هم فاز یک آن در استرالیا انجام شده است و این شبهه که این واکسن را به غیر از ایرانی‌ها کسی حاضر نشده مجوز استفاده روی مردم خود را بدهد کلا منتفی است.

به این توجه داشته باشیم که جدا از چند واکسنی که تائیدیه‌ها را کسب کردند در حال حاضر بیش از 100 واکسن در دنیا در مراحل مطالعات بالینی به سر می‌برند.

نظر شما در مورد واردات واکسن چیست؟

از نظر بنده تا زمانی که مطالعات بالینی معتبر و مورد تائید متخصصان، اثربخشی واکسن‌های تولید داخل را اثبات نکرده است، دولت باید با تمام قوا واردات واکسن‌های معتبر جهانی را انجام دهد. اطلاع داریم که واکسن کمبود جهانی است و تهیه آن دشوار است، ولی الان وقت دست روی دست گذاشتن نیست و باید بتوانیم با هر روشی واکسن معتبر را در تهیه کنیم.

و سوال آخر آیا برای صادرات هم پیش‌بینی کرده‌اید؟

واقعیت این است که برای اظهارنظر درباره این موضوع خیلی زود است، ولی اگر تمامی مراحل به درستی پیش رفت و نیاز داخلی هم به اندازه کافی تامین شد، با توجه به اینکه تنها مجموعه در ایران هستیم که تائیدیه اتحادیه اروپا را در مورد GMP تولید داریم و سابقه صادرات داروهای بیوتکنولوژی زیادی به کشورهای مختلف هم داریم، علاقه داریم با صادرات واکسن بتوانیم ارز بیشتری برای کشور تامین کنیم و همچنین زیرساخت‌های تولید را توسعه دهیم.

در انتهای مصاحبه صحبتی است که بخواهید داشته باشید

شاید نیاز باشد اندکی در مورد تفاوت این پروژه واکسن با سایر محصولاتی که تا به امروز سیناژن تولید کرده است بدهم. ما داروهای بیوتکنولوژی که تولید کرده‌ایم تا امروز در دسته بیوسیملارها قرار داشته‌اند یعنی یک مولکولی که یک کمپانی اورجینیتور قبلا فازهای قبل بالین و بالین آن را انجام داده است و اثر بخشی آن مولکول اثبات شده بود و ما مشابه آن را تولید می‌کردیم و با آزمایش‌های بالینی و غیربالینی اثبات می‌کردیم که مشابه آن مولکول اثربخشی دارد.

اما در پروژه واکسن‌ها این موضوع متفاوت است و این محصول باید از ابتدا تمامی روند برای آن طی شود تا متوجه شویم اثربخشی کافی را دارد یا نه و به هیچ عنوان تا آنالیز دیتا فاز سوم مطالعه بالینی آن انجام نشود نمی‌توان در مورد اثربخشی آن نظری دهیم.

اولین سلول نرمال با ژنوم کاملا مصنوعی ساخته شد

اولین سلول نرمال با ژنوم کاملا مصنوعی در تاریخ ساخته شد.

پنج سال پیش دانشمند ها توانستند تک سلولی را بسازند که تنها 473 ژن داشت و ساده ترین ارگانیسم زنده شناخته شده تلقی می شد (اگرچه این ارگانیسمِ شبه باکتریایی رفتارهای عجیبی در زمان رشد و تقسیم شدن داشت که سلول های دختری از نظر شکل و اندازه متفاوت بودند).

اکنون دانشمند ها هفت ژن را پیدا کرده ند که با اضافه کردن آن ها به سلول مذکور، تقسیم سلول طبیعی می شود. این دستاورد حاصل همکاری بین انستیتو جی. کریگ ونتر، انستیتو ملی استاندارد و تکنولوژی و انستیتو تکنولوژی ماساچوست بوده است.

شناسایی این ژن ها قدم بزرگی در مهندسی سلول های مصنوعی است زیرا این سلول ها به عنوان کارخانه های کوچک تولید دارو، غذا و سوخت، شناسایی بیماری ها و تولید داروهایی برای درمان داخل سلول های زنده بدن و حتی فعالیت به صورت کامپیوتر کوچک اهمیت دارند.

الیزابت استریچالسکی (رهبر گروه NIST و کمک نویسنده مقاله فوق): ما میخواستیم به لیستی از مواد برای ساخت حیات دست پیدا کنیم. اگر این سلول میتواند به ما برای شناخت و کشف این لیست کمک کند، داستان فعالیت ما جدی میشود.

دانشمندان JVCI در سال 2010 اولین سلول با ژنوم مصنوعی را ساختند. آن ها سلول را به صورت کامل نساختند بلکه از ساده ترین باکتری موجود در حیات (مایکوپلاسما) استفاده کردند. آنها DNA مایکوپلاسما را کاملا تخریب کردند و DNA ای که خودشان به صورت کامپیوتری طراحی و در آزمایشگاه ساخته بودند را جایگزین کردند. بدین ترتیب اولین ارگانیسم با ژنوم کاملا مصنوعی در تاریخ زمین بوجود آمد و نام آن را JVCI-syn1.0 گذاشتند.

بعد از آن دانشمندان کار خود بر روی این موجود را ادامه دادند. از آن زمان تاکنون 19 ژن دیگر به این سلول اضافه شده است که 7تای آن ها برای تقسیم شدن و ساخت واریانت های جدید نیاز هستند. واریانت JVCI-syn3A کمتر از 500 ژن دارد. باکتری های E.coli موجود در روده حدود 4هزار ژن و یک سلول انسان حدودا 30 هزار ژن دارد.

شناسایی این هفت ژن حاصل تلاش چندین ساله محققان گروه JVCI بوده است. لی جی سان و دیگر اعضای این گروه واریانت های مختلفی را به وسیله حذف و اضافه کردن ژن های مختلف به صورت سیستماتیک ساختند. آن ها مشاهده کردند که حذف و اضافه کردن ژن چگونه بر رشد و تقسیم سلول اثرگذار است.

گروه NIST وظیفه اندازه گیری نتایج زیر میکروسکوپ را برعهده داشت. چالش این مرحله زنده نگه داشتن سلول ها برای مشاهده بود. استفاده از میکروسکوپ های قدرتمند برای مشاهده سلول های مرده راحت تر از سلول های زنده است. نگهداشتن سلول ها زیر میکروسکوپ کار مشکلی است زیرا بسیار کوچک و ظریف هستند و یک فشار بسیار کم باعث پاره شدن آنها می شود.

برای حل این مشکل محققان از یک میکروفلوید کمواستاتیک برای نگه داشتن سلول ها زیر میکروسکوپ نوری استفاده کردند که نتیجه این فعالیت فیلمی است که مشاهده میکنید (فیلم اول).

اولین فیلم مربوط به JVCI_syn3 است که در آن انواع اشکال سلول مشاهده میشود (رشته ای و چند شکلی). فیلم بعدی مربوط به JVCI_syn3A می باشد که سلول ها اشکال شبیه به هم دارند (فیلم دوم).

این فیلم و فیلم های شبیه آن به محققان این امکان را داد تا اعمال نفوذ در سلول ها را به وسیله تغییر ژنتیکی را در تقسیم سلولی و رشد را ببینند تا اگر ژن مورد نظرشان کارایی لازم را نداشت آنرا با ژن دیگری تعویض کنند.
پلتیر گفت: هدف ما شناخت کارایی هر ژن در سلول است تا بتوان مدل کاملی از کارکرد یک سلول را بوجود آورد، اما تاکنون به این هدف نرسیده اند. از ۷ ژنی که در رشد و تقسیم سلولی نقش دارند تنها کارایی ۲ تا از آنها شناسایی شده است و ۵ تای دیگر هنوز کارکرد ناشناخته ای دارند.

فیلم اول

فیلم دوم

بازسازی یک آنتی بیوتیک جدید، آیا انقلابی در پیش است؟

بازسازی یک آنتی بیوتیک جدید، آیا انقلابی در پیش است؟

گرامیسیدین آ (Gramicidine A) از جمله آنتی بیوتیک های قدیمی است که در دهه 1940 در باکتری های خاک به صورت تجاری تولید شد. از این آنتی بیوتیک به صورت کرم موضعی و قرص برای استعمال پوستی، چشمی و برای درمان عفونت گلو مورد استفاده قرار می گیرد.

گرامیسیدین آ با ایجاد کانال های یونی در غشای سلول (streptococcus) موجب نشت مایعات به خارج از سلول و در نهایت از بین رفتن سلول می شود. تیمی از دانشمندان دپارتمان علوم دارویی دانشگاه توکیو، ساختمان فضایی این آنتی بیوتیک را مورد ارزیابی قرار دادند.

این آنتی بیوتیک از 15 اسید آمینه تشکیل شده است. آنها دریافتند با تغییر 6 اسید آمینه و جایگرینی آنها با 4اسید آمینه دیگر ساختمان تغییر نمی کند و 4096 ساختمان ایجاد کنند. در نهایت 10 واریانت موثر از گرامیسیدین آ بدست آمد.

یکی از نویسندگان این پروژه Hiroaki Itoh است گفت: امیدوار است از این روش برای تولید کانال های یونی و مواد طبیعی اختصاصی تر استفاده شود.

بازسازی یک آنتی بیوتیک جدید، آیا انقلابی در پیش است؟
بازسازی یک آنتی بیوتیک جدید، آیا انقلابی در پیش است؟

تولید ابریشم با استفاده از باکتری های فتوستنز کننده

عنکبوت‌ها دراگلاین‌های شگفت آور قوی و سبکی از پروتئین ابریشم تولید می‌کنند. اگرچه این ماده برای ساخت موارد زیادی قابل کاربرد است اما به مقدار کمی به وسیله یک عنکبوت تولید می‌شود.

در یک مطالعه جدید منتشر شده در ارتباطات با زیست‌شناسی، یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی کیجی نوماتا در مرکز تحقیقات منابع پایدارRIKEN (CSRS)  گزارش دادند که آنها با استفاده از باکتری‌های فتوسنتزی موفق به تولید ابریشم عنکبوت (بسیار سبک، زیست تخریب پذیر و زیست سازگار) شدند.

این مطالعه عصر جدیدی برای تولید بخش عمده‌ای از ابریشم عنکبوت به وسیله کارخانه‌های زیستی خواهد بود.

این تیم بر روی باکتری Rhodovulum sulfidophilum تمرکز کرده‌اند. این باکتری برای ایجاد یک کارخانه بیولوژیکی پایدار ایده آل است چون در آب دریا رشد پیدا می‌کند و ازCO2 ، نیتروژن جو و انرژی خورشیدی استفاده می‌کند که به مقدار فراوان و پایان ناپذیر وجود دارد.

محققین این باکتری را دستکاری ژنتیکی کردند تا پروتئین MaSp1 بیان کند. این پروتیئن عنصر اصلی کشش دراگلاین‌های ابریشم است و تصور می شود نقش مهمی در استحکام ابریشم عنکبوت دارد.

تولید اگزوآنزیم ها : آمیلازها ، آلفا آمیلازها ، گلوکوآمیلازها ، اینولین ساکاریفیکاسیون نشاسته اندوآنزیم باسیلوس لیکنی فورمیس آسپرژیلوس اوریزه پولولاناز

تولید اگزوآنزیم ها : آمیلازها ، آلفا آمیلازها ، گلوکوآمیلازها ، اینولین

اگزوآنزیم چیست؟

میکروارگانیسم ها آنزیم های بسیار مختلفی را تولید می کنند که اکثر آنها در مقادیر اندک تولید شده و درون سلول ها عمل می کنند. با این حال بعضی از آنزیم های میکربی در مقادیر بیشتری تولید شده و به محیط ریخته می شوند، این آنزیم های خارج سلولی که اگزوآنزیم نامیده می شوند، پلی مرهای نامحلول از قبیل سلولز، پروتئین، لیپیدها و نشاسته را هضم می کنند و به همین دلیل دارای کاربردهای تجاری در صنایع غذایی و سلامت و صنایع نساجی و شوینده ها هستند.

آمیلازها

  • نشاسته-پلیمر گلوکز-یکی از فراوانترین پلی ساکاریدهای گیاهی است.
  • آمیلازها آنزیم هایی هستند که نشاسته را هیدرولیز می کنند.
  • یکی از مصارف اصلی آمیلازها، تولید شیرین کننده های مورد استفاده در صنایع غذایی است.
  • در هیدرولیز نشاسته با آمیلاز، ابتدا پلیمرهای کوتاه زنجیره ای به نام دکسترین، سپس دی ساکارید مالتوز و سر انجام گلوکز به دست می آید. گلوکز به اندازه ایزومر خود فروکتوز، شیرین نیست.
  • بنابراین قدم بعدی تبدیل گلوکز به فروکتوز است که با آنزیم گلوکز ایزومراز انجام می شود.
  • مهم ترین آنزیم هایی که در فرآیند ساکاریفیکاسیون نشاسته استفاده می شوند، آلفا آمیلازها، بتا آمیلازها، گلوکوآمیلازها، گلوکزایزومرازها، پولولانازها و ایزوآمیلازها می باشند.

آلفا آمیلازها

  • آلفا آمیلازها آنزیم های برون سلولی هستند که پیوند های گلیکوزیدی آلفا یک به چهار را هیدرولیز می کنند. این آنزیم ها از نوع اندوآنزیم بوده و سوبسترا را از درون مولکول می شکنند. اگرچه پیوندهای آلفا یک به شش توسط این آنزیم ها شکسته نمی شوند، اما مانع از فعالیت آنها نیز نمی گردند.
  • مهمترین آلفا-آمیلازها بوسیله باسیلوس آمیلولیکویی فاسینز، باسیلوس لیکنی فورمیس و آسپرژیلوس اوریزه تولید می شوند. آمیلازهای باسیلوس بیشتر از آسپرژیلوس مورد استفاده قرار می گیرند.

گلوکوآمیلازها

  • گلوکوآمیلازها پیوندهای آلفا یک به چهار و آلفا یک به شش را برای تولید گلوکز به عنوان محصول اصلی هیدرولیز می کنند.
  • پولولانازها و سایر آنزیم های شاخه شکن فقط اتصالات آلفا یک به شش را هیدرولیز می کنند.
تولید اگزوآنزیم ها : آمیلازها ، آلفا آمیلازها ، گلوکوآمیلازها ، اینولین ساکاریفیکاسیون نشاسته اندوآنزیم باسیلوس لیکنی فورمیس آسپرژیلوس اوریزه پولولاناز

آمیلاز ها و گلوکوآمیلازها

آمیلاز ها و گلوکوآمیلازها، آنزیم های تولید شده تجاری دیگری هستند که در تولید گلوکز از نشاسته به کار برده می شوند. سپس گلوکز توسط آنزیم دوم، یعنی گلوکز ایزومراز به فروکتوز تبدیل می شود که قندی شیرین تر از گلوکز است.

محصول نهایی شربت فروکتوز بالا است که از مواد آغازگر غنی از گلوکز از قبیل ذرت، گندم یا سیب زمینی تولید می شود.

شربت های با فروکتوز بالا به طور گسترده در صنایع غذایی برای شیرین کردن نوشیدنی های شیرین، آب میوه ها و بسیاری از محصولات دیگر مورد استفاده قرار می گیرند. تولید جهانی شربت های با فروکتوز بالا بیش از 10 میلیارد کیلوگرم در هر سال است

آهار زدایی پارچه 

در تولید پارچه، در طی بافت، دوک نخ تحت فشار مکانیکی زیادی قرار دارد. استفاده از چسب نشاسته یا آهارزنی، نخ دوک را محکم کرده و از پاره شدن نخر در اثر فشار ماشین بافندگی جلوگیری می کند. با این وجود برای فرآوری بعدی پارچه، نشاسته بایستی کاملا زدوده شود. روشهای آهارزدایی مداوم که به پایداری آلفا آمیلازهای باکتری ها در دمای بالا بستگی دارد، شیوه ای برای زدودن آهار است.

تولید فروکتوز خالص و شربت غنی از فروکتوز از اینولین

آنزیم میکربی اینولیناز پلیمر گیاهی اینولین را هیدرولیز و به فروکتوز خالص تبدیل می کند. اینولین پلیمر ساکاریدی ذخیره ای در برخی محصولات کشاورزی نظیر سیب زمینی ترشی، کاسنی و کوجب است. بدین ترتیب، اینولیناز تولید شربت فروکتوز را امکان پذیر می سازد و یا به عبارت دیگر تولید شربت گلوکز بسیار غنی از فروکتوز را میسر می سازد.

تولید فروکتوز خالص و شربت غنی از فروکتوز از اینولین

روش معمول تولید فروکتوز از نشاسته حداقل به سه مرحله آنزیمی نیاز دارد که شامل آلفا آمیلاز، آمیلوگلوکوزیداز و گلوکز ایزومراز است و در بهترین شرایط 45 درصد محلول فروکتوز تولید می کند. تشکیل فروکتوز از اینولین واکنش آنزیمی تک مرحله ای است که 95 درصد فروکتوز تولید می کند. با گذشت زمان فروکتوز بیتر به عنوان جانشین سالمی برای ساکارز شناخته می شود. مصرف ساکارز مشکلاتی نظیر چاقی، فساد دندان، آرترواسکروز را در بر دارد.

مولدان میکربی اینولیناز: آسپرژیلوس نایجر

تولید میمون دستکاری ژنتیکی شده با مغز بزرگتر ک ژن انسانی خاص موجب بزرگ شدن ناحیه کورتکس در مارموست که یک پریمات هست می شود. بزرگ شدن مغز انسان بخصوص ناحیه کورتکس در طی تکامل، رابطه مستقیم با توانایی های انسان مانند زبان و استدلال دارد. یک ژن خاص بنام ARHGAP11B که فقط در انسان ها پیدا می شود موجب می شود سلول های بنیادی مغز انسان سلول های بنیادی بیشتری بشود که این امر یک پیش نیاز برای تشکیل یک مغز بزرگتر است. مطالعات قبلی نشان میداد که بیان این ژن در موش و موش خرما باعث بروز نئوکورتکس بزرگ می شود ولی ارتباط آن با تکامل شناخته نبود. یکی از سوالات تکاملی این بوده که چگونه مغز انسان اینقدر بزرگ شده است؟

تولید میمون دستکاری ژنتیکی شده با مغز بزرگتر

یک ژن انسانی خاص موجب بزرگ شدن ناحیه کورتکس در مارموست که یک پریمات هست می شود.
بزرگ شدن مغز انسان بخصوص ناحیه کورتکس در طی تکامل، رابطه مستقیم با توانایی های انسان مانند زبان و استدلال دارد. یک ژن خاص بنام ARHGAP11B که فقط در انسان ها پیدا می شود موجب می شود سلول های بنیادی مغز انسان سلول های بنیادی بیشتری بشود که این امر یک پیش نیاز برای تشکیل یک مغز بزرگتر است. مطالعات قبلی نشان میداد که بیان این ژن در موش و موش خرما باعث بروز نئوکورتکس بزرگ می شود ولی ارتباط آن با تکامل شناخته نبود.

یکی از سوالات تکاملی این بوده که چگونه مغز انسان اینقدر بزرگ شده است؟

تولید میمون دستکاری ژنتیکی شده با مغز بزرگتر ک ژن انسانی خاص موجب بزرگ شدن ناحیه کورتکس در مارموست که یک پریمات هست می شود. بزرگ شدن مغز انسان بخصوص ناحیه کورتکس در طی تکامل، رابطه مستقیم با توانایی های انسان مانند زبان و استدلال دارد. یک ژن خاص بنام ARHGAP11B که فقط در انسان ها پیدا می شود موجب می شود سلول های بنیادی مغز انسان سلول های بنیادی بیشتری بشود که این امر یک پیش نیاز برای تشکیل یک مغز بزرگتر است. مطالعات قبلی نشان میداد که بیان این ژن در موش و موش خرما باعث بروز نئوکورتکس بزرگ می شود ولی ارتباط آن با تکامل شناخته نبود. یکی از سوالات تکاملی این بوده که چگونه مغز انسان اینقدر بزرگ شده است؟
تولید میمون دستکاری ژنتیکی شده با مغز بزرگتر

این ژن اختصاصی حدود 5 میلیون سال پیش در سلسله تکاملی منتهی به نئاندرتال ها، دنسیو ها و انسان های امروزی بوجود آمد و منجر به جدا شدن نیای مشترک ما از شامپانزه ها شد. در یک بررسی دیگر محققین متوجه شدند که ژن ARHGAP11B نسبت به ژن ARHGAP11A در یک دنباله 47 آمینواسید تفاوت دارد که این دنباله برای افزایش مغز انسان ضروری است.

جابجایی تک نوکلئوتیدی C با G در ژن ARHGAP11A که بیم 1.5 میلیون سال تا 500 هزار سال قبل رخ داده موجب تغییر در چارچوب خواندن ژن شده و یک دنباله 47 آمینواسیدی را بوجود آورده که موجب توسعه بیشتر مغز شده است.

دانشمندان یک مارموست ترانسژنیک تولید کردند که ژن ARHGAP11B در آن بیان می شود، این ژن به طور طبیعی در مارموست وجود ندارد. به دلیل مسایل اخلاقی جنین مارموست فقط تا 101 روز زنده بود (50 روز قبل از تولید معمولی جانور). بررسی های مغز جنینی این مارموست نشان داد که ناحیه نئوکورتکس توسعه یافته است و شیارهای مغزی آن بیشتر شده است. بخش قشر مغزی ضخیم تر شده است. علاوه براین ها دانشمندان مشاهده کردند سلول های گلیال که وظیفه محافظت از دستگاه عصبی دارند بیشتر شده اند.

نویسنده : سعید کارگر

رفرنس

دانشمندان به تازگی یک مولکولی کوچک از میتوکندری به نام BAM15 را شناسایی کرده اند که باعث کاهش توده چربی بدن موش ها بدون تأثیر در مصرف مواد غذایی و توده عضلات یا افزایش دمای بدن می شود.

استفاده از مولکول چربی سوز برای درمان چاقی

دانشمندان به تازگی یک مولکولی کوچک از میتوکندری به نام BAM15 را شناسایی کرده اند که باعث کاهش توده چربی بدن موش ها بدون تأثیر در مصرف مواد غذایی و توده عضلات یا افزایش دمای بدن می شود.

Scientists have recently identified a small mitochondrial uncoupler, named BAM15, that decreases the body fat mass of mice without affecting food intake and muscle mass or increasing body temperature.

Journal Reference:

  1. Stephanie J. Alexopoulos, Sing-Young Chen, Amanda E. Brandon, Joseph M. Salamoun, Frances L. Byrne, Christopher J. Garcia, Martina Beretta, Ellen M. Olzomer, Divya P. Shah, Ashleigh M. Philp, Stefan R. Hargett, Robert T. Lawrence, Brendan Lee, James Sligar, Pascal Carrive, Simon P. Tucker, Andrew Philp, Carolin Lackner, Nigel Turner, Gregory J. Cooney, Webster L. Santos, Kyle L. Hoehn. Mitochondrial uncoupler BAM15 reverses diet-induced obesity and insulin resistance in miceNature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-16298-2
Sir Frederick Grant Banting دکتر فریدریک بانتینگ

چگونه به وسیله باکتری انسولین تولید می کنند

تاریخچه انسولین

۱۶ مه ۱۹۲۱، مرد قوی‌‌‌هیکلی که بیشتر به دهقان‌‌‌ها شباهت داشت وارد یکی از آزمایشگاه‌‌‌های دانشگاه تورنتو گردید. این مرد جوان ۲۹ساله موسوم به دکتر فردریک بانتینگ (F.Banting) بود که بعدها به عنوان یکی از بزرگترین کاشفان جهان پزشکی شناخته شد. چندی پیش او از دانشگاه تورنتو تقاضا کرده بود که یک آزمایشگاه، ده سگ و یک دستیار مجرب در رشته شیمی و فیزیولوژی را برای مدت دو ماه در اختیار او بگذارد. قبول تقاضای بانتینگ برای دانشگاه بسیار آسان بود زیرا بهای تجهیزات درخواستی او از چندصددلار تجاوز نمی‌‌‌کرد.

بانتینگ قصد داشت که بیماری کشنده و بی‌‌‌رحم دیابت (Diabetes) یا بیماری قند را مغلوب دانش جدید سازد. تا آن زمان، پزشکان بیشماری درباره این بیماری کاوش کرده بودند، ولی کوشش هیچ‌‌‌یک از آن‌‌‌ها در شناسایی منشأ این بیماری و معالجه آن به جایی نرسیده بود.

همکار و دستیار بانتینگ در این تجربیات بسیار مهم، دکتر چارلز بست نام داشت. دکتر بانتینگ برای آغاز تجربیات خود از بست تقاضا کرد که چگونگی تحصیل شیره پانکراس (Pancreas) را که توسط دانشمند فرانسوی به نام هدون در یک کتاب پزشکی به زبان فرانسه نوشته شده بود برای او ترجمه کند.

Sir Frederick Grant Banting  دکتر فریدریک بانتینگ
Sir Frederick Grant Banting دکتر فریدریک بانتینگ

یک پزشک یونانی دوهزار سال پیش، مرض قند را به این صورت توصیف کرده بود:

«این یک نوع بیماری است که گوشت را آب کرده و به ادرار تبدیل می‌‌‌کند».

در بدن این بیماران، عاملی وجود دارد که از سوختن قند و تبدیل آن به انرژی ممانعت به عمل می‌‌‌آورد. بنابراین کمبود انرژی مبتلایان به بیماری قند، از ذخیره چربی و پروتئین بدن آن‌‌‌ها تأمین می‌‌‌گردد. علاوه بر اینها بیماری قند همیشه با عطشی شدید و دفع‌‌‌نشدنی همراه است. مقدار زیاد آبی که توسط بیماران نوشیده می‌‌‌شود به صورت ادرار شیرین از بدن آن‌‌‌ها دفع می‌‌‌گردد. یکی دیگر از علائم دیابت، اشتهای زیاد در اشخاص بیمار است.

قبل از کشف مهم دکتر بانتینگ، بیماری قند تنها به کمک رژیم غذایی بسیار شدید معالجه می‌‌‌شد که کار بسیار شاق و طاقت‌‌‌فرسایی بود و عملا تنها در بعضی از بیماران، آن هم به صورت ناقص پاسخ می‌داد. دکتر بانتینگ همیشه خاطره مرگ دوست و همکلاسی‌‌‌اش که در ۱۶سالگی در اثر دیابت در گذشته بود به یاد داشت. همچنین خاطره مرگ خاله‌‌‌اش او را همیشه متأثر می‌‌‌کرد. خاله‌‌‌ی بانتینگ قبل از ابتلا به بیماری قند، زن قوی‌‌‌هیکل و چاق بود در حالیکه هنگام مرگ، وزنش به ۳۶ کیلو نیز نمی‌‌‌رسید.

در این زمان، بانتینگ ۲۲ سال داشت و آخرین امتحانات خود را برای دریافت دیپلم فیزیولوژی و بیوشیمی می‌‌‌گذرانید. بانتینگ در جوانی آرزو داشت که تحصیلات خود را در رشته الهیات انجام داده و کشیش شود، ولی بعداً پشیمان شده و رشته پزشکی را برای تحصیل خود برگزید.

هنگام تحصیل در دانشگاه، بانتینگ همواره دانشجوی ضعیفی به شمار می‌‌‌آمد. طی جنگ اول جهانی، بانتینگ در ارتش کانادا به عنوان جراح خدمت می‌‌‌کرد. به پاس شجاعت زیادش، عالی‌‌‌ترین نشان جنگی کانادا را به او دادند.

پس از خاتمه جنگ، دکتر بانتینگ به لندن آمد تا در این شهر به عنوان جراح ارتوپدیست کار کند ولی متاسفانه به هیچ‌‌‌وجه کار او نگرفت؛ به همین علت نامزدش از او جدا شد. چند ماه بعد، بانتینگ مطمئن شده بود که راه علاجی برای بیماری قند پیدا خواهد کرد. از این‌‌‌رو مطب و کتاب‌‌‌ها و تمام دار و ندار خود را فروخت تا با خیال راحت به بررسی‌‌‌های خود در این مورد بپردازد.

بانتینگ عقیده داشت که راز بیماری قند و همچنین داروی آن در غده پانکراس یا لوز المعده نهفته است. پانکراس غده‌‌‌ای است واقع در شکم و به رنگ زرد کمرنگ که کار آن ترشح شیر‌‌‌ه‌های گوارشی و همچنین ماده‌‌‌ای است که کار آن تنظیم قند خون می‌‌‌باشد.

تا قبل از کشف بانتینگ، دانشمندان از ترشح ماده مزبور توسط پانکراس بی‌‌‌اطلاع بودند. در سال ۱۸۸۹، یک دانشمند آلمانی برای پی‌‌‌بردن به اهمیت حیاتی پانکراس این غده را در بدن سگی قطع کرد؛ سگ مزبور بیش از دو سه روز زنده نماند. او این ماده مجهول را به مناسبت ترشح آن از سلول‌‌‌های جزیره‌‌‌ای (Isletine) نام‌‌‌گذاری کرده و سپس این نام را به انسولین (Insuline) تغییر دادند.

با این حال مانع بزرگی بر سر راه بانتینگ وجود داشت. بدین‌‌‌ترتیب که مقدار کل انسولین حاصل از یک پانکراس به طریق مذکور در فوق بسیار کم بوده و فقط برای زنده‌‌‌نگاه داشتن یک سگ مبتلا به دیابت به مدت یک روز کفایت می‌‌‌کرد در صورتی که میلیون‌‌‌ها افراد مبتلا به دیابت بایستی به کمک انسولین معالجه می‌‌‌شدند.

همکار بانتینگ از روی معلومات قبلی خود می‌‌‌دانست که پانکراس حیوانات به حالت جنینی به طور عمده از جزیره‌‌‌های سلولی تشکیل شده است. دلیل امر این است که جنین احتیاجی به شیره‌‌‌های گوارشی پانکراس ندارد، در صورتیکه انسولین لازمه حیات آن به شمار می‌‌‌رود. همچنین پانکراس گاو از لحاظ ذخیره‌‌‌ای انسولین غنی‌‌‌تر از پانکراس سگ می‌‌‌باشد، از این‌‌‌رو بانتینگ با استفاده از معلومات همکارش توانست مقدار بیشتری پانکراس به دست آورده و سگ‌‌‌های مورد آزمایش را مدت بیشتری زنده نگاهدارد.

دکتر بانتیگ و همکارش
دکتر بانتیگ و همکارش

بعدها آن‌‌‌ها توانستند انسولین را با روش‌‌‌های مخصوصی از پانکراس خوک، گوسفند و گاو ماده نیز به دست آورند. هنوز مهم‌‌‌ترین و اساسی‌‌‌ترین مرحله آزمایش انجام نیافته بود. آن‌‌‌ها نمی‌‌‌دانستند که اثر انسولین در بدن انسان مبتلا به مرض قند چگونه است؟

در خانه‌‌‌ای در نزدیکی دانشگاه، پسربچه ۱۴ساله مبتلا به مرض قند بستری بود. وزن او از ۲۹ کیلوگرم تجاوز نمی‌‌‌کرد. علائم نشان می‌‌‌داد که بیشتر از چند روز از عمر آن کودک باقی نمانده است. با این حال بانتینگ و همکارش برای جلب رضایت والدین بیمار جهت آزمایش دارو به روی بدن فرزندشان، مجبور شدند که جلوی چشمان آن‌‌‌ها چند قطره از انسولین را در بدن یکدیگر تزریق کنند. در مرحله اول آزمایش، معلوم شد که استعمال انسولین از راه دهان هیچ نتیجه‌‌‌ای ندارد.

روز بعد که یکی از روزهای ژانویه ۱۹۲۲ بود، نخستین تزریق انسولین در بازوی نحیف پسربچه‌‌‌ی مشرف به مرگ، توسط بانتینگ انجام گرفت. تجزیه خون مانند تجزیه‌‌‌ه‌های قبلی آن‌‌‌ها به روی سگ‌‌‌های مبتلا به دیابت، نقصان قند خون را نشان می‌‌‌داد. چند روز بعد در مقابل دیدگان حیرت‌‌‌زده والدین پسربچه مریض، حال وی خوب شده و رنگ و رویش به حالت عادی بازگشت. این پسربچه ۱۳ سال دیگر زنده بود و در سال ۱۹۳۵ در اثر مرض دیگری درگذشت.

پس از این بیمار، صدهاهزار بیمار دیگر توسط انسولین از خطر مرگ نجات یافتند. به پاس خدمت بزرگ بانتینگ به عالم بشریت، جایزه نوبل در رشته پزشکی در سال ۱۹۲۳ به او تعلق گرفت و او آن را با همکارش قسمت کرد. پارلمان سالیانه، ۷۵۰۰ دلار مواجب تعیین کرد که آخر عمر به او بپردازند. چند سال دیگر بانتینگ با همکارش در دانشگاه مشغول تحقیق بودند.

در سال ۱۹۳۴ لق سِر به بانتینگ هدیه شد. در سال ۲۰۰۴، او چهارمین شخصیت کانادایی برجسته تاریخ شناخته شد. در فوریه سال ۱۹۴۱، بانتینگ در حادثه هوایی غم‌‌‌انگیزی درگذشت. در سال‌های دهه ۱۹۵۰ ساختار آمینواسیدی انسولین توسط فردریک سانژر کشف شد، در سال‌های دهه ۱۹۶۰ برای نخستین بار انسولین به صورت مصنوعی ساخته شد تا اینکه در سال ۱۹۷۸، انسولین با استفاده از مهندسی ژنتیک با استفاده از باکتری‌های E. coli ساخته شد.

انسولینی که امروزه بیماران از آنها استفاده می‌کنند، انسولین نوترکیب تولید شده توسط مخمری به نام saccharomyces cerevisiae با باکتری E. coli است.

انسولین انسانی، نخستین محصول بیوتکنولوژی بود که برای فروش در سال 1982 روانه بازار شد.


انسولین انسانی
قبل از عصر بیوتکنولوژی، بیماران دیابتی برای کنترل سطح قند خون خود بر انسولین استخراج شده از جانوران متکی بودند که در اکثر موارد نتایج خوبی می گرفتند، اما درصد اندکی از افراد دیابتی واکنش های ایمنی به نسخه های انسولین بیگانه (خوکی یا گاوی) نشان می دادند. مهندسی ژنتیک تولید انسولین انسانی واقعی توسط باکتری ها را امکان پذیر ساخت.
فناوری‌های جدید با تکیه بر دانش شیمی و زیست‌شناسی به دنبال راه‌های جدیدی برای تامین پروتئین مورد نیاز مردم جهان بدون فراورده‌های حیوانی و کشاورزی هستند. به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری بیوتکر، پروتئین‌ها بخش ضروری تغذیه انسان را تشکیل می‌دهند. رایج‌ترین منابع پروتئین گوشت‌ها، شیر و تخم مرغ و حتی گیاهان هستند. تولید، به ویژه از طریق دامپروری، منابع عظیمی از پول و مکان مورد نیاز را طلب کرده و مشکلات جدی زیست‌محیطی ایجاد می‌کند. یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه توبینگن به سرپرستی بیوتکنولوژیست محیط زیست، پروفسور لارس آنگننت، اکنون یک تحقیق نظری درمورد چگونگی تامین پروتئین جمعیت رو به رشد جهان، بدون نیاز به کشاورزی انجام داده‌اند.

فناوری‌های جدید در خدمت تامین غذای جمعیت دنیا قرار می گیرد

فناوری‌های جدید با تکیه بر دانش شیمی و زیست‌شناسی به دنبال راه‌های جدیدی برای تامین پروتئین مورد نیاز مردم جهان بدون فراورده‌های حیوانی و کشاورزی هستند.

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری بیوتکر، پروتئین‌ها بخش ضروری تغذیه انسان را تشکیل می‌دهند. رایج‌ترین منابع پروتئین گوشت‌ها، شیر و تخم مرغ و حتی گیاهان هستند. تولید، به ویژه از طریق دامپروری، منابع عظیمی از پول و مکان مورد نیاز را طلب کرده و مشکلات جدی زیست‌محیطی ایجاد می‌کند. یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه توبینگن به سرپرستی بیوتکنولوژیست محیط زیست، پروفسور لارس آنگننت، اکنون یک تحقیق نظری درمورد چگونگی تامین پروتئین جمعیت رو به رشد جهان، بدون نیاز به کشاورزی انجام داده‌اند.

این گروه با استفاده از رویکردی که در آن پروتئین‌ها مستقیما با ترکیبات اساسی از جمله دی‌اکسیدکربن و آمونیاک توسط زیست فناوری تولید می‌شوند، در مورد مباحث نظری روش‌های موجود تولید پروئین صنعتی و تخمین برای رسیدن به این هدف بحث می‌کنند.
این گروه به این نتیجه رسیده ‌است که ترکیبی از الکتروشیمی و سیستم زیست فناوری ممکن است بتواند مقادیر قابل توجهی پروتئین برای مصارف انسانی با مصرف انرژی نسبتا کم تامین کند.
لارس آنگننت گفت: «ما اکنون برای تولید موادغذایی دچار بحران پیچیده‌ای هستیم. دامداری برای تولید پروتئین‌های حیوانی به زمین‌های زیاد، سوخت‌های فسیلی، فسفر و آب نیاز دارد. همچنین میزان زیادی از انتشارات مضر برای جو را نیز تولید می‌کند.»

فناوری‌های جدید با تکیه بر دانش شیمی و زیست‌شناسی به دنبال راه‌های جدیدی برای تامین پروتئین مورد نیاز مردم جهان بدون فراورده‌های حیوانی و کشاورزی هستند.  به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری بیوتکر، پروتئین‌ها بخش ضروری تغذیه انسان را تشکیل می‌دهند. رایج‌ترین منابع پروتئین گوشت‌ها، شیر و تخم مرغ و حتی گیاهان هستند. تولید، به ویژه از طریق دامپروری، منابع عظیمی از پول و مکان مورد نیاز را طلب کرده و مشکلات جدی زیست‌محیطی ایجاد می‌کند. یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه توبینگن به سرپرستی بیوتکنولوژیست محیط زیست، پروفسور لارس آنگننت، اکنون یک تحقیق نظری درمورد چگونگی تامین پروتئین جمعیت رو به رشد جهان، بدون نیاز به کشاورزی انجام داده‌اند.
فناوری‌های جدید با تکیه بر دانش شیمی و زیست‌شناسی به دنبال راه‌های جدیدی برای تامین پروتئین مورد نیاز مردم جهان بدون فراورده‌های حیوانی و کشاورزی هستند.

تولید پروتئین‌های حیوانی برای بسیاری از مردم بخصوص در کشور‌های فقیر گران و غیرقابل دسترس است. بنابراین، هدف گروه این است که تولید پروتئین را ارزان کرده و بتواند آن‌ها بدو‌ن نیاز به سوخت‌های فسیلی وارد اقتصاد بازیافتی پایدار کنند.
پروتئین‌ها عمدتا از عناصر شیمیایی کربن، اکسیژن، هیدروژن و نیتروژن تشکیل شده‌اند. با این حال، بدن انسان قادر نیست تمام پروتئین‌ها را از ترکیبات ساده‌تر بسازد؛ بنابراین باید آن‌ها را از طریق غذا به بدن برسانیم. دنیای سنتز‌های شیمیایی بسیار پیچیده است. اما میکروب‌های تک سلولی وجود دارند که بطور طبیعی میزان زیادی از پروتئین‌هایی را تولید می‌کنند که برای انسان‌ها به ویژه مخمر‌ها و قارچ‌ها مفید است. آنگننت خاطرنشان کرد که خودش و همکارانش فرآیند‌های الکتروشیمیایی و بیولوژیکی را به روش‌های مختلف وارد فرآیند‌های تولید پروتئین کرده‌اند. این گروه تمرکز خود را روی فرآیند‌هایی گذاشته که نیازی به انرژی سبک‌تر یا میکروب‌های اصلاح شده ژنتیکی نداشته باشد. برای مثال انرژی حاصل از برق می‌تواند به صورت الکتروشیمایی برای تبدیل آب به هیدروژن و اکسیژن مورد استفاده قرار گیرد. سپس باکتری‌های خاصی می‌توانند هیدروژن را به آب اکسید کرده و از انرژی آزاد شده برای تبدیل کربن‌دی‌اکسید و آمونیاک به دیگر مواد آلی که عناصر سازنده پروتئین‌ها هستند، استفاده کنند. بعضی از سازندگان پروتئین‌ها مانند مخمر و بعضی از قارچ‌ها، می‌توانند مستقیما توسط انسان‌ها مصرف شوند.
در دهه ۱۹۶۰، محققان درباره چگونگی تولید پروتئین‌ها به شکل دی اکسید کربن و آمونیاک از مدفوع انسانی فکر کردند. آنگننت می‌گوید: «آنجا، ایده این بود که یک حلقه بازیافت اقتصادی در مقیاس کوچک ایجاد شود. ما ایده‌ها و رویکرد‌ها را برای توسعه سریع عملی آزمایش کرده و پتانسیل بالایی در آن‌ها مشاهده کردیم. براساس این مطالعه، فقط ۲.۵ درصد همه انرژی تولید شده برای تامین غذای مردم دنیا با پروتئین‌های تولید شده از روش ما مورد نیاز است.»
اولین تجربه صنعتی با تولید پروتئین از مواد و انرژی ساده از تولید جایگزین‌های گوشتی شروع شد. با این حال، چنین روش‌هایی نیازمند یک بازنگری اساسی در فرآیند‌های تولیدی هستند. دانشمندان می‌گویند برای رسیدن به اقتصاد بازیافتی پایدار، بشریت برای تولید انرژی‌های تجدید پذیر و زیرساخت‌های جذب و ذخیره کربن‌دی‌اکسید (گازی که بیشتری به عنوان یک محصول مضر شناخته می‌شود) به فرصت‌های بیشتری نیاز دارد. مهمتر از همه، کشاورزان باید از نظر اقتصادی تقویت شوند تا بر تولید پایدار گندم، سبزیجات، میوه ها، آجیل و دیگر محصولات جایگزین پروتئین، تمرکز کنند.

سارا میرزائیان

بومی شدن تولید زانتان در ایران

به گزارش خبرگذاری بیوتکر ، «زانتان» به عنوان قوام دهنده و سفت کننده مواد کاربرد دارد و در صنایع گوناگون مانند نفت و غذایی کاربردهای آن گسترده است. فناوری تولید آن نیز در چند کشور وجود دارد و در خاورمیانه ایران تنها دارنده فناوری بومی تولید آن است.

مجتبی بدری بنام مدیر عامل شرکت دانش بنیان گفت: بیش از ۳۵ سال از زمانی که این ماده برای نخستین بار در دنیا تولید شد می‌گذرد و تا کنون تنها ۱۱ کشور این ماده را تولید می‌کنند که البته برخی از آنها فناوری تولید آن را به صورت بومی ندارند و تنها ۶ کشور فناوری تولید آن را بومی کردند که ایران در جایگاه ششم قرار دارد.

بدری ادامه داد: تمام مراحل تولید از پایلوت تا تولید صنعتی توسط متخصصان شرکت دانش بنیان ما انجام شده است آن هم توشط تجهیزاتی که همگی ایران ساخت است. در حال حاضر نیز توانایی رفع نیاز ۲۰ تا ۳۰ درصد این ماده را در کشور داریم و برای تولید بیشتر بالاتر سرمایه گذاری بیشتری هستیم.

وی با اشاره به اینکه ۱۲ سال صرف تحقیق و توسعه برای تولید این ماده شد، افزود: از نظر کیفی این محصول قابل رقابت با نمونه‌های اروپایی و امریکایی است. اما از نظر قیمت با قیمتی به مراتب کمتر محصول عرضه می‌شود. تحریم‌ها فرصتی شد تا صنایع و تولید کننده‌ها برای رفع نیاز خود به سمت استفاده از این محصول حرکت کنند. در حال حاضر بخشی از نیاز صنعت غذایی، بخش سیالات شرکت مناطق نفت خیز جنوب و بخشی از شرکت مناطق نفت خیز مرکزی نیاز خود را با این محصول تامین کردند.

بدری همچنین گفت: ۶ خط تولید در شرکت داریم که تنها ۱ خط فعال است و ۵ خط دیگر به علت وجود نقص کار نمی‌کند در سال جهش تولید این خطوط را فعال می‌کنیم تا تولید بیشتری برای رفع نیاز صنایع داشته باشیم.

سارا میرزائیان