زیست فناوری، سلامت و فناوری های پزشکی

سرم آلبومین انسانی (HSA) فراوانترین پروتئین پلاسمای خون انسان است. این پروتئین نقش مهمی در حفظ فشار انکوتیک پلاسما و تعادل مایعات از طریق حمل و نقل بعضی از هورمون‌ها ، اسیدهای چرب و داروها را در محفظه بدن دارد.  به همین دلیل به طور گسترده در درمان بیماریهای کلیوی و کشتهای سلولی استفاده میشود. تولید تجاری این محصول عمدتا از پلاسمای خون انسان است. سرم آلبومین انسانی مشتق شده از پلاسمای خون انسان دارای ریسک انتقال پاتوژنهای بیماریزا مانند هپاتیت و اچآیوی را به همراه دارد. از طرف دیگر کمبود پلاسمای خون انسان منجر به افزایش سریع قیمت سرم آلبومین انسانی شده است. به این دلایل، شرکت‌های داروسازی به تولید پروتیین های نوترکیب انسانی از منابع غیرجانوری علاقمند شده و روش های کم هزینه و ایمن برای تولید سرم آلبومین انسانی نوترکیب در حال توسعه اند.

امروزه از پلتفرمهای مختلفی برای تولید پروتئین های نوترکیب استفاده میشود. بذر مناسبترین اندام گیاهی برای تولید پروتئین نوترکیب است. بذور در گیاهان به منظور ذخیره سازی و نگهداری طولانی مدت مواد غذایی مورد نیاز برای جوانه زنی تکامل پیدا می کنند. بذر گیاه برنج از 7-8 درصد پروتئین و 92-93 درصد نشاسته تشکیل شده است. در سراسر دوره خواب بذر برنج، پروتئین های ذخیره ایی در آندوسپرم بذر دست نخورده و کاربردی باقی میمانند، بنابراین آندوسپرم دانه فضای مناسبی برای ذخیره و انباشته شدن پایدار پروتئین های نوترکیب است. برنج گیاهی خودگشن است که امکان اضافه و یا از دست دادن مواد ژنتیکی در زمان گرده افشانی در آن وجود ندارد و ژن کدکننده پروتئین مورد نظر در هر نسل باقی خواهد ماند و شانس آلودگی های زیست محیطی را کاهش میدهد. آشنایی با ارزش غذایی و زراعت برنج همراه با نشان GRAS (به طور کامل ایمن) توسط FDA، موجب شده این گیاه به عنوان یک گزینه مطلوب برای تولید مولکولهای دارویی در سازمان غذا و دارو معرفی شود.

در این پژوهش که با حمایت ستاد توسعه زیست فناوری در حال اجراست، پروتئین نوترکیب سرم آلبومین انسانی در آندوسپرم دانه برنج بیان شد. بدین صورت که توالی ژن بیان کننده پروتئین آلبومین بعد از بهینه سازی کدون های انسانی با کدون های گیاهی و اضافه کردن توالی پیشبر اختصاصی آندوسپرم (که بیان پروتئین را تنها در آندسپرم برنج میسر میکند) به صورت مصنوعی تکثیر و در حامل مناسب کلون شد. سپس با استفاده از روش اگروباکتریوم به جنین های نارس برنج ایرانی منتقل شد. گیاهان به دست آمده از این روش، با داشتن این ژن توانایی تولید پروتئین آلبومین را در بذرهای خود خواهند داشت. در ادامه این پژوهش، بیان ژن سرم آلبومین در آندوسپرم دانه برنج مورد بررسی قرار خواهد گرفت و سرم آلبومین استخراج شده از نظر خلوص، ایمنی و سلامت، آنالیز و ارزیابی خواهد شد.