دانشچی پورتال جامع تحقیق و مقاله، مطالب علمی و هنری ، وبگردی و…
کاربرد زیست فناوری چیست؟ انواع و تعریف آن
انسان همواره در تلاش بوده تا محصولات مورد نیازش را با بهترین کیفیت به تولید برساند. از دیرباز تلاشهای فراوانی در این زمینه انجام گرفته است تا به امروز برسیم که بسیاری از محصولات مورد استفاده ما اعم از داروهای پزشکی، محصولات نساجی و یا حتی محصولات کشاورزی حاصل بهینهسازی ژنتیکی شوند. بنابراین به بشر این امکان داده شد که با استفاده از علم و فناوری محصولات با کیفیتتری تولید کند.
زیست فناوری چیست؟
زیست فناوری یا بیوتکنولوژی (Biotechnology) به کاربرد سامانههای زیستی و جانداران برای تولید محصولات باکیفیتتر و یا فرایندهای اصلاح شده میگویند. به طور کلی هرگونه عملکر بشر در خلق، بهبود و عرضه فراوردههای گوناگون با استفاده از جانداران به ویژه از طریق دستکاری ژنتیکی آنها، توسط علم زیست فناوری صورت میگیرد.
بنابراین بشر برای حل مشکلات و تولید محصولات بهبود یافته و مفید از علم بیوتکنولوژی استفاده میکند. در واقع زیست فناوری به زبان ساده به معنی پیوند رشتههای مختلف با علم بیولوژی است که در شاخههای متنوعی وجود دارد، از جمله: بیوتکنولوژی پزشکی، بیوتکنولوژی دارویی، بیوتکنولوژی کشاورزی، بیوتکنولوژی گیاهی، بیوتکنولوژی جانوری، بیوتکنولوژی میکروبی، بیوتکنولوژی دریا، بیوتکنولوژی قضائی یا پزشکی قانونی، بیوتکنولوژی غذایی، بیوتکنولوژی محیطی، بیوتکنولوژی صنعتی، بیوانفورماتیک، بیوتکنولوژی نفت و… .
انواع زیستفناوری
در یک دستهبندی کلی علم بیوتکنولوژی به دو شاخه اصلی بیوتکنولوژی پزشکی و بیوتکنولوژی کشاورزی تقسیم میشود:
بیوتکنولوژی پزشکی
در زیست فناوری پزشکی (Medical Biotechnology) هدف، به کار بردن سلولهای زنده برای بهبود وضعیت سلامت انسانهاست. از این علم در جهت یافتن راههای درمان بهتر بیماریها، تولید داروهای مفیدتر و تأثیرگذارتر با عوارض کمتر و… استفاده میشود.
در این علم ساختمان DNA مورد بررسی و مطالعه قرار میگیرد تا بتوان از طریق آن به اطلاعاتی درباره ماده ژنتیکی سلولها، اطلاعات مربوط به چگونگی سنتز آنها و اندامکهای مختلف سلولی دست یافت، سپس با دستکاری ژنتیکی در آنها، سلولهای جدیدی تولید کرد که به حفظ سلامت انسانها کمک کند. به عنوان مثال دانشمندان با دستکاری ژنتیکی در باکتری اشرشیا کلای موفق به تولید انبوه انسولین انسانی از این باکتری شدند.
بیوتکنولوژی پزشکی در زمینه تولید واکسن نیز بسیار موفق عمل کرده است. واکسنها با وارد کردن نسخه ضعیف شده از یک بیماری خاص به گردش خون، بدن را وادار به تولید پادتن (آنتی بادی) برای مبارزه با عوامل بیماریزا میکند، به این ترتیب در صورتی که بدن با همان بیماری مواجه شود، به سرعت پادتن مورد نیاز آن را ساخته و به مبارزه با بیماری میپردازد، پس بدن در برابر بیماریها قویتر عمل کرده و انسانها در شرایط سلامت بهتری قرار خواهند گرفت.
دانشمندان با استفاده از علم زیست فناوری پزشکی ژن عامل بیماریزا را استخراج کرده، آن را ضعیف میکنند و تحت شرایطی که برای بدن خطری نداشته باشد، آن را پرورش میدهند، سپس به عنوان واکسن به بدن تزریق میکنند تا مقاومت بدن را در برابر آن بیماری بالا ببرند.
همچنین از علم بیوتکنولوژی پزشکی برای تولید آنتیبیوتیکهایی که منشأ گیاهی دارند نیز استفاده میشود. انواع مختلف گیاهان برای تولید آنتی بیوتیک کشت داده شده و دستخوش مهندسی ژنتیک میشوند.
داروهای جدید زیست فناوری ایرانی
زیستفناوری (بیوتکنولوژی) در داروسازی به معنای استفاده از موجودات زنده یا سیستمهای مولکولی زیستی برای تولید داروهایی است که معمولاً ساختار پیچیدهای دارند — مانند پروتئینها، آنتیبادیها، فاکتورهای رشد و اجزای نوترکیب.
در ایران در سالهای اخیر، تلاشهای قابل توجهی برای تولید داخلی داروهای بیولوژیک و زیستفناوری انجام شده است. طبق برخی گزارشها، تا سالهای اخیر حدود ۱۴۰ داروی زیستی در دنیا وجود داشته، که ایران موفق به تولید حدود ۲۰–۲۲ قلم از آنها شده و بیش از ۳۰ قلم دیگر نیز در دست مطالعه یا تولید است.
در میان دستاوردها، شش داروی جدید زیست فناوری ایرانی که بیشتر مورد اشاره قرار گرفتهاند، عبارتاند از:
| دارو / ماده فعال | نوع (نوترکیب یا ماده اولیه) | کاربرد |
| توکسین بوتولینوم A | فرآورده بیوتکنولوژیک | درمان مشکلات پوستی، زیبایی (بوتاکس)، اسپاسمهای عضلانی، تعریق زیاد |
| ریلوزول (Riluzole) | داروی سیستم عصبی | درمان بیماری ALS (اسکلروز جانبی آمیوتروفیک) |
| زولدرونیک اسید (Zoledronic acid) | ماده اولیه دارویی | پیشگیری و درمان پوکی استخوان، کاهش تحلیل استخوان در سرطانها |
| سالمترول (Salmeterole) | داروی تنفسی | درمان آسم، گشاد کردن راههای هوایی |
| فاکتور هفت | پروتئین نوترکیب | درمان خونریزی در بیماران هموفیلی A و B |
| لتروزول (Letrozol) | مهارکننده آنزیم آروماتاز | بهکارگیری در درمان سرطان سینه (مهار تولید استروژن) |
علاوه بر این مجموعه، شرکتهای زیستدارویی ایرانی مانند آریوژن (AryoGen) یکی از پیشگامان تولید آنتیبادیهای درمانی و پروتئینهای نوترکیب در منطقه هستند.
همچنین گزارش شده که ایران در حال افزایش صادرات محصولات بیوتکنولوژی به سایر کشورهاست (در حال حاضر به دستکم ۱۷ کشور) و این محصولات در منطقه رقابتپذیری قابل توجهی یافتهاند.
با این حال، چالشهایی نیز در مسیر وجود دارد:
– مقررات ثبت و مجوزها: برخی از داروهای بیوتکنولوژی جدید هنوز در صف ثبت در فهرست دارویی کشور هستند و محدودیتهایی برای ورود آنها به بازار وجود دارد.
– هزینه و دسترسی مالی: تولید داخلی داروهای پیشرفته مانند ضد سرطان یا ضد عفونتهای قارچی با فناوری نانو گزارش شده است که قیمت آنها قبلاً بالا بود، اما تولید داخلی باعث کاهش هزینه تا حد قابل توجهی شده است.
– زنجیره تأمین مواد اولیه: برخی از مواد اولیه و زیرساختهای تولید زیستی هنوز به واردات وابستهاند، اگرچه شرکتهای دانشبنیان در تلاش هستند که از مرحله تولید مواد اولیه نیز ورود کنند.
بیوتکنولوژی کشاورزی
زیست فناوری کشاورزی (Agricultural Biotechnology) برای تولید گیاهان اصلاح شده ژنتیکی به منظور افزایش عملکرد محصول یا ایجاد خصوصیات مفید در گیاهان به خصوص محصولات زراعی به کار میرود. دانشمندان برای این کار، ژن یک صفت خاص را در گیاه پیدا میکنند، آن را استخراج کرده و پس از بهبود ژن، آن را دوباره به گیاه تزریق میکنند. بنابراین نسلی از گیاهان اصلاح شده، پدید میآید.
به عنوان مثال در گذشته برای مبارزه با آفات، از سمومی استفاده میشد که گیاه و خاک را تا مدتها آلوده میکرد و برای سلامت انسانها بسیار خطرناک بود. اما اکنون در گیاه، ژنی که آفات روی آن اثر میگذارند را شناسایی کرده و سپس آن را اصلاح ژنتیکی میکنند. به این ترتیب گیاهانی مقاوم در برابر آفات خواهیم داشت که با کیفیت بهتر و با هزینه کمتر تولید شدهاند.
در زمینه پرورش دامهای با خصوصیات بهتر، از زمان گذشته تلاشهایی صورت گرفته است. در قدیم دامهایی که سرحالتر و قویتر بودند و شیردهی بهتری داشتند را برای جفتگیری انتخاب میکردند. اما امروزه با استفاده از بیوتکنولوژی صفات مطلوب داخل ژنوم این حیوانات قرار داده میشود تا تعداد زیادی دام مناسب و با صرفه اقتصادی بالا داشته باشیم.
کاربرد زیست فناوری در زندگی روزمره
شاید فکر کنید که کاربرد زیست فناوری تنها به مسائل پیچیده علمی محدود میشود. اما این تصور اشتباه است. ما در زندگی روزمره خود بسیاری از محصولات زیست فناوری را استفاده میکنیم:
– مواد غذایی دارای مکمل: اضافه کردن ریزمغذیها، ویتامینها و عناصر مفید به مواد غذایی روزمره، بسیاری از نیازهای بدن را فراهم میکند. به عنوان مثال مصرف ماکارانیهایی که با ویتامین B غنی شدهاند. از بیوتکنولوژی در تولید محصولاتی چون ذرت، برنج، سویا، گوجه فرنگی، گندم و… نیز استفاده میشود.
– بیوتکنولوژی صنعتی: در صنعت از زیست فناوری برای تولید محصولات زیادی استفاده میشود. محصولاتی مانند: نوشیدنیهای تخمیری (دلستر)، شویندههای بهداشتی، نانهای حجیم، کفیر، روغن، آبمیوه، الکل، مواد آرایشی و بهداشتی و… .
– صنعت نساجی: از بیوتکنولوژی برای دوخت لباسهای بسیار مقاوم مانند لباسهای ضدگلوله استفاده میشود. دانشمندان متوجه شدند که تارهای عنکبوت به قدری مقاوم هستند که نیروی کششی فولاد را تحمل میکنند به همین دلیل فناوری مربوط به تولید ژنهای تار عنکبوت را استخراج کردند، آن را به بز تزریق کردند تا از شیر بز این ژنها را به دست بیاورند و در تولید لباسهای ضد گلوله استفاده کنند. شیر بز سادهتر از تارهای عنکبوت در دسترس است و بز بیشتر از عنکبوت قابل کنترل میباشد. همچنین سنگشوی کردن پارچههای جین نیز با زیست فناوری انجام میشود.
– سوختهای زیستی: با توجه به کمبود منابع نفتی در جهان و آلایندگیهای حاصل از این محصولات، استفاده از منابع سوختی زیستی که سازگار با محیط زیست است، راه حلی منطقی محسوب میشود. بنابراین انسانها هم سوختی پاک دارند و هم منابع این سوخت تجدیدپذیر بوده و ترسی از پایان آن ما را تهدید نمیکند. سوختهایی مانند ذرت که قابل احتراق برای موتورهای خودروست، جایگزین مناسبی برای سوختهای فسیلی میباشد.
