بیوتکنولوژی چیست؟ کاربرد پزشکی آن
بیوتکنولوژی استفاده از زیست شناسی برای توسعه محصولات، روش‌ها و ارگانیسم های جدید است که به بهبود سلامت انسان و جامعه کمک می‌کنند. این علم کاربردهای متنوعی دارد و تمرکز اصلی همه این کاربردها بهبود رفاه انسان است. در این مقاله، مروری بر علم بیوتکنولوژی و کاربردهای اصلی آن در پزشکی خواهیم داشت؛ بنابراین اگر به این زمینه علاقمند هستید تا انتهای مقاله همراه ما باشید.
بیوتکنولوژی چیست؟
بیوتکنولوژی که به آن زیست فناوری هم می گویند، فناوری مبتنی بر زیست شناسی است و در آن از فرآیندهای سلولی و زیست مولکولی برای توسعه فناوری‌ها و محصولات استفاده می‌گردد. این فناوری‌ها و محصولات به بهبود زندگی و سلامت سیاره ما کمک می کنند و از ابتدای تمدن تاریخ بشر با اهلی کردن گیاهان، حیوانات و کشف تخمیر وجود داشته‌اند.
کاربردهای اولیه بیوتکنولوژی منجر به توسعه محصولاتی مانند نان و واکسن شد. با این حال، این رشته به طور قابل توجهی در طول قرون گذشته به سمت روش هایی سوگیری کرده که در آن ساختارهای DNAو فرآیندهای زیست مولکولی موجودات زنده را دستکاری می کنند. عمل مدرن بیوتکنولوژی از رشته های مختلفی نشات گرفته است که شامل موارد زیر می‌شوند:
- زیست شناسی مولکولی
- علم شیمی
- بیونیک
- مهندسی ژنتیک
- ژنومیکس
- فناوری نانو
- انفورماتیک
همچنین، عمل مدرن زیست فناوری منجر به نوآوری ها و پیشرفت هایی در زمینه های زیر شده است:
- داروها و درمان هایی که بیماری ها را پیشگیری کرده و آنها را درمان می کنند
- تشخیص های پزشکی مانند تولید آزمایش های بارداری و ایجاد امکان خرید کیت آزمایشگاهی
- سوخت های زیستی که پایدار هستند و ضایعات و آلودگی را کاهش می دهند
- ارگانیسم های اصلاح شده ژنتیکی (GMOs) که منجر به کشاورزی کارآمدتر و مقرون به صرفه تر می شود
کاربردهای زیست فناوری
بیوتکنولوژی به طور گسترده در زمینه های مختلف مانند محیط زیست، کشاورزی، صنعت و همچنین پزشکی حضور پر رنگی داشته است. در ادامه این کاربردها را بررسی خواهیم کرد.
محیط زیست
هدف بیوتکنولوژی زیست محیطی ایجاد شیوه های است که با استفاده از آنها بتوان آلودگی و زباله را کاهش داد. موارد زیر نمونه هایی از بیوتکنولوژی محیطی هستند:
- گیاه پالایی یعنی استفاده از میکروارگانیسم های دستکاری شده ژنتیکی برای تصفیه خاک از فلزات سنگین و سایر آلاینده ها
- با استفاده از روش زیست پالایی میکروارگانیسم‌ها به محل‌های زباله وارد می‌کنند تا زباله‌های غیرقابل بازیافت را به صورت ارگانیک تجزیه کنند.
- باکتری های پلاستیک خوار مواد زائد مانند پلاستیک موجود در خاک و آب را تجزیه می کنند.
- غذاهای GMO برای مدت طولانی تری تازه می مانند و ضایعات مواد غذایی را کاهش می دهند.
- ترمیم ژنتیکی تلاش می کند تا گونه های در حال انقراض مانند درخت شاه بلوط آمریکایی را احیا کند.
کشاورزی
علم زیست فناوری در کشاورزی یعنی مهندسی ژنتیک گیاهان و حیوانات برای تولید محصولات کشاورزی کارآمدتر و افزایش ارزش غذایی آنها.
برخی از مهم‌ترین کاربردهای زیست فناوری در کشاوری شامل این موارد می‌شوند:
- آفت‌کش‌ها و علف‌کش‌های تولید شده بیولوژیکی که کمتر از سموم شیمیایی برای انسان مضر هستند.
- محصولات مقاوم در برابر خشکسالی؛
- گوشتی که در آزمایشگاه ها یا با استفاده از چاپگرهای سه بعدی رشد می کند.
- غلات بدون گلوتن مناسب برای مبتلایان به بیماری سلیاک؛
- روشی برای پرورش دام و محصولات سالمتر و بزرگتر
صنعت
زیست فناوری صنعتی شامل استفاده از میکروارگانیسم ها برای تولید کالاهای صنعتی می‌شود، در این راستا می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- تخمیر و استفاده از آنزیم ها و میکروب ها برای ساده سازی تولید مواد شیمیایی و کاهش هزینه های عملیاتی و انتشار مواد شیمیایی؛
- سوخت‌های زیستی که از محصولات تجدیدپذیر مانند ذرت برای تولید سوخت قابل احتراق به جای منابع سوخت فسیلی طبیعی و تجدیدناپذیر مانند نفت و گاز استفاده می‌کنند.
- پوشاک ساخته شده از پروتئین موجودات زنده، مانند پروتئین های ابریشم عنکبوت ها.
علم بیوتکنولوژی در پزشکی نیز کاربردهای فراوانی دارد که در ادامه آنها را معرفی می‌کنیم.
کاربردهای پزشکی بیوتکنولوژی
بیوتکنولوژی کاربردهای متنوعی در زمینه پزشکی دارد. در ادامه مهم‌ترین کاربردهای بیوتکنولوژی در پزشکی را به تفضیل شرح می‌دهیم:
انسولین ترکیبی
انسولین در بیماران دیابتی برای حذف قند اضافی از خون مورد نیاز است. بیماران دیابتی سطح انسولین بسیار پایینی دارند، بنابراین برای کنترل سطح گلوکز خون باید انسولین خارجی دریافت کنند.
بعدها مشخص شد که انسولین تولید شده توسط لوزالمعده خوک ها می تواند توسط انسان نیز استفاده شود. اما خوک کافی برای تامین مقادیر انسولین مورد نیاز وجود نداشت. این منجر به شبیه سازی ژن انسولین انسانی شد.
ژن درمانی
ژن درمانی امیدوارکننده ترین پاسخ به مشکل بیماری های ژنتیکی است. در ژن درمانی یک ژن طبیعی یا ژن صحیح جایگزین ژن معیوب یا غیر فعال می شود و وظایف آن را انجام می دهد. این درمان در صورتی که در مراحل اولیه زندگی فرد انجام شود، بیشترین شانس را برای ایجاد یک درمان دائمی دارد.
تشخیص مولکولی
تشخیص پزشکی یکی دیگر از کاربردهای بیوتکنولوژی در بخش سلامت است. در بسیاری از موارد تا زمان تشخیص بیماری، غلظت پاتوژن افزایش می یابد. از این رو، تشخیص زودهنگام و دانش پاتوفیزیولوژی برای درمان موثر ضروری است. با کمک تکنیک هایی مانند فناوری DNA نوترکیب، واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) و سنجش ایمونوسوربنت متصل به آنزیم (ELISA) و غیره این تشخیص را انجام داد.
فارماکوژنومیک
فارماکوژنومیک منجر به تولید داروهایی شده است که به بهترین وجه برای ترکیب ژنتیکی افراد مناسب هستند. این روش می تواند برای درمان بیماری هایی مانند سرطان، افسردگی، HIV، آسم و غیره مورد استفاده قرار بگیرد.
واکسن های خوراکی
واکسن ها از حیوانات و کشت های سلولی به دست می آیند. این واکسن ها حاوی پاتوژن های غیرفعال هستند.
گیاهان تراریخته آنتی ژن هایی تولید می‌کنند که می توان از آنها به عنوان واکسن خوراکی استفاده کرد. این آنتی ژن‌ها را می توان در گیاهانی مانند گوجه فرنگی و موز مشاهده کرد. چغندرقند تراریخته می تواند بیماری تب برفکی حیوانات را نیز درمان کند، همچنین موز و گوجه فرنگی تراریخته در درمان بیماری هایی مانند وبا و هپاتیت B موثر هستند.
نتیجه گیری
بیوتکنولوژی در زمینه های مختلف و بسیاری از صنایع مانند مواد غذایی، دارویی، زیست محیطی و کشاورزی کاربرد دارد و هم در تحقیقات و هم در مهندسی میتوان از آن بهره گرفت.
یکی از کاربردهای زیست فناوری در پزشکی مهندسی ژنتیک است که به تولید پروتئین های درمانی و همچنین موجودات بیولوژیکی کمک کرده است. علاوه بر این، زیست فناوری، پیشرفت های عمده ای در زیست شناسی مولکولی و بیوتکنولوژی صنعتی نیز داشته است.