مرکز تحقیقات بیولوژی سلولی و مولکولی

به گزارش روابط عمومی مرکز تحقیقات بیولوژی سلولی و مولکولی، دکتر مژگان بنده‌پور عضو هیات علمی دانشکده فناورهای نوین پزشکی و مجری طرح بیان ژن آلبومین سرم انسانی در سوسپانسیون سلولی برنج با اشاره به اینکه در این تحقیق پروتئین آلبومین انسانی در کشت سوسپانسیون سلولی برنج تحت کنترل سیستم بیانی آلفا آمیلاز (Ramy3D)برای اولین بار در ایران بیان شد، اظهار کرد: آلبومین سرم انسانی (Human Serum Albumin) یک پروتئین محلول و بدون قند با جرم مولکولی 66.5 کیلودالتون است که توسط کبد ساخته می‌شود.

معاون پژوهشی مرکز تحقیقات بیولوژی سلولی و مولکولی افزود: این پروتئین فراوان‌ترین پروتئین موجود در پلاسمای خون است و به طور گسترده برای درمان سوختگی‌های شدید، شوک هیپولمیک و نارسایی‌های حاد کبدی استفاده می‌شود.

به گفته دکتر بنده‌پور آلبومین  وظیفه  تنظیم و حفظ فشار انکوتیک و تعادل الکترولیتی بدن، حمل هورمون‌های تیروئیدی، اسیدهای چرب، داروها و همچنین تعادل pH خون را بر عهده دارد.

 وی تاکید کرد: یکی از منابع آلبومین، پلاسمای خون اهداکنندگان است و به این دلیل که آلبومین حاصل از پلاسمای خون انسان دارای ریسک انتقال ویروس‌های بیماری‌زا مثل هپاتیت و HIV است استفاده‌ی آن محدودیت  دارد، علاوه بر این منابع کم پلاسمای خون انسان منجر به افزایش سریع قیمت آلبومین شده و باعث ورود آلبومین تقلبی به بازار شده است.
 
دکتر بنده‌پور با اشاره به این‌که در نتیجه استفاده از یک روش ساده برای تولید آلبومین ایمن در سطح تجاری ضروری به نظر می‌رسد اضافه کرد: در سال‌های اخیر استفاده از موجودات دستکاری شده ژنتیکی (genetically modified organisms) برای تولید پروتئین‌های دارویی متداول شده است.

چرا ﺗﻌﯿﯿﻦ بهترین ﺳﯿﺴﺘﻢ ﺑﯿﺎنی پروتئین‌های نوترکیب اهمیت دارد؟

وی ادامه داد: امروزه ﭘﺮوﺗﺌﯿﻦﻫﺎی نوترکیب در ﺳﯿﺴﺘﻢﻫﺎی بیانی ﻣﺘﻔﺎوﺗﯽ ﻧﻈﯿﺮ ﮔﯿﺎه، ﺑﺎﮐﺘﺮی، ﻓﺎژ، ﻣﺨﻤﺮ، ﻗﺎرچﻫﺎی رﺷﺘﻪای، ﺳﻠﻮل ﭘﺴﺘﺎﻧﺪاران و ﺣﺘﯽ ﺟﺎﻧﻮران ﺗﺮارﯾﺨﺖ تولید میﺷﻮﻧﺪ، ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ ﺗﻌﯿﯿﻦ ﺑﻬﺘﺮﯾﻦ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﺑﯿﺎنی اﻣﺮی ﺿﺮوری و ﯾﮑﯽ از ﻣﺒﺎﺣﺚ ﻣﻬﻢ در ﺑﯿﻮﺗﮑﻨﻮﻟﻮژی به حساب می‌آید.

 دکتر بنده‌پور با اشاره به این‌که سیستم بیانی مطلوب در صورتی می‌تواند انتخاب شود که بهره‌وری، زیست فعالی و ویژگی‌های فیزیکی وشیمیایی پروتئین هدف، همراه با هزینه، راحتی و امنیت خود سیستم را در نظر بگیرد خاطرنشان کرد: سیستم‌های بیانی مبتنی بر سلولهای گیاهی به دلیل قیمت پایین، عملکرد بالا و ایمن بودن از نظر سلامت، جایگزین‌های مناسبی برای تولید پروتئین‌های دارویی هستند، همچنین در مقایسه با سیستم‌های حیوانی، بیوراکتورهای گیاهی عاری از خطر آلودگی به پاتوژن‌های انسانی بوده و پروتئین‌های نوترکیب بیان شده از ایمنی بالایی برخوردار هستند.

 وی توضیح داد: با  شکل‌گیری تکنولوژی کشاورزی ملکولی  (Molecular farming)گیاهان به راکتورهای زیستی برای تولید پروتئین‌های نوترکیب ارزان قیمت، با ارزش افزوده بالا تبدیل شده‌اند، ﮐﺸﺎورزی ﻣﻮﻟﮑﻮﻟﯽ ﭘﺘﺎﻧﺴﯿﻞ ﺑﺎﻻﯾﯽ در ﺗﻮﻟﯿﺪ ﭘﺮوﺗﺌﯿﻦﻫﺎی ﻧﻮﺗﺮﮐﯿﺐ، آﻧﺘﯽﺑﺎدیﻫﺎ، واﮐﺴﻦﻫﺎ، ﺟﺎﯾﮕﺰﯾﻦﻫﺎی ﺧﻮﻧﯽ، ﻓﺎﮐﺘﻮرﻫﺎی رﺷﺪ و آﻧﺰﯾﻢﻫﺎ دارد و از ﻃﺮف دﯾﮕﺮ درﺣﺎل ﺣﺎﺿﺮ در ﺟﻬﺎن ﯾﮏ ﭘﺬﯾﺮش ﻋﻤﻮﻣﯽ ﺑﺮای ﺗﻮﻟﯿﺪ ﭘﺮوﺗﺌﯿﻦﻫﺎی ﻧﻮﺗﺮﮐﯿﺐ در ﮔﯿﺎﻫﺎن ﺑﻪ وﺟﻮد آﻣﺪه اﺳﺖ.

 
دکتر بنده‌پور  با بیان این‌که سیستم‌های مختلف بیان گیاهی مانند بیان دایم و موقت در گیاهان کامل، ریشه های موئین و سوسپانسیون سلولی برای بیان پروتئین‌های نوترکیب توسعه یافته اند افزود: در سال‌های اخیر کشت سوسپانسیون سلول گیاهی یکی دیگر از پرکاربردترین سیستم‌های تولید پروتئین‌های نوترکیب است، این سیستم تولیدی علاوه بر مزیت‌های سیستم گیاه کامل از قبیل ایمنی تولید، مقیاس‌پذیری آسان، تغییرات پس از ترجمه و توانایی ساخت پروتئین‌های با فولدینگ صحیح، دارای برخی از مزایای کشت‌های سلول حیوانی و میکروبی نیز است به این شکل که سلولهای گیاهی می‌توانند مشابه با باکتریها در محیط‌های مصنوعی ساده با استفاده از بیوراکتورهای سنتی رشد کنند.همچنین سلول‌های گیاهی توانایی ترشح پروتئین‌های بیان شده را به درون محیط کشت داشته و در نتیجه امکان بازیافت و تخلیص آسان‌تر و ارزان‌تر فرآورده هدف را نسبت به استخراج از اندام گیاهی مهیا می‌کنند.
 
وی ادامه داد: تا کنون از کشت سوسپانسیون سلولی چندین گونه گیاهی برای ایجاد یک بستر بیانی استاندارد استفاده شده است و پرکاربردترین خط تولید سلولی از گیاهان توتون، برنج و هویج به دست آمده است. توالی‌های تنظیم کننده ژن آلفا آمیلاز 3D (RAmy3D) گیاه برنج موفق‌ترین سـیسـتم بیانی به‌کار گرفته شده در زمینه تولید پروتئین‌های نوترکیب در کشــت ســلولی گیاهان اســت.
 
دکتر بنده‌پور میزان تولید پروتئین نوترکیب با اســـتفاده از این سیستم بیانی در کشت سوسپانسیون سلولی گیاه برنج را بسیار قابل توجه دانست و تاکید کرد: به‌گونه‌ای که این سیستم را به سیستمی قابل رقابت با سیستم‌های مرسوم باکتریایی و کشت سلولی پستانداران بدل ساخته اسـت، با این حال، مزیت اصلی این سیستم بیانی را می‌توان القاپذیر بودن آن به دنبال حذف قند از محیط دانســـت، این ویژگی امکان جداســازی فاز رشــدی از فاز تولید پروتئین نوترکیب را(مشابه با آنچه در سیستم‌های باکتریایی مرسوم است) فراهم می‌کند.
 
وی افزود: مزیت دیگر استفاده از این سیستم بیانی، امکان ترشح پروتئین نوترکیب به فضــای خارج ســلولی (محیط کشت در کشت سلولی) با بکارگیری پپتید راهنمای پروتئین RAmy3D است، این ویژگی فرایند خالص‌سازی پروتئین نوترکیب را بسیار تسهیل می‌کند.
    
دکتر بنده‌پور با اشاره به این‌که نتایج حاصل از این تحقیق نشان دادند که پروتئین آلبومین نوترکیب در سوسپانسیون سلولی برنج با موفقیت بیان شد، گفت:  میزان بیان آلبومین تراریخته در سوسپانسیون برنج به میزان 65  میلی‌گرم در لیتر بود، ما پیش از این تولید موفق آلبومین سرم انسانی را در گیاهان توتون و خرفه گزارش دادیم اما میزان بیان آلبومین تراریخته در این گیاهان به مراتب کمتر از میزان بیان آلبومین در سوسپانسیون سلولی برنج بود و حداکثر میزان بیان آلبومین در گیاهان توتون و خرفه به ترتیب 21 و 34 میکروگرم در گرم وزن تر به دست آمد.
 
به گزارش روابط عمومی مرکز تحقیقات بیولوژی سلولی و مولکولی، این تحقیق با همکاری دکتر بهنام صداقتی و دکتر بهرام کاظمی در مرکز تحقیقات بیولوژی سلولی و مولکولی انجام و برای بهینه سازی و افزایش مقدار پروتئین نوترکیب ادامه دارد.