زیست فناوری، سلامت و فناوری های پزشکی

در حال حاضر بیش از 45 درصد مرگ و میرها در کشورهای در حال توسعه ناشی از بیماری های واگیردار است. به عنوان مثال بیماری آنفولانزا و کرونا طی دو سال گذشته  سبب مرگ میلیون ها انسان و آسیب های اقتصادی فراوان در کشورهای توسعه یافته ودر حال توسعه گشته است. مهمترین راهکار جهت جلوگیری از این بیماری ها واکسیناسیون افراد در کوتاهترین زمان ممکن است. طبق آمار سازمان بهداشت جهانی سالانه 650-290 هزار نفر در اثر بیماری های تنفسی ناشی از انفولانزا جان خود را از دست می دهند.

آنفلوانزای پرندگان نوعی از آنفلوانزای حیوانی است که توسط گونه ‏A‏ ویروس آنفلوانزا ایجاد می شود. پرندگان دریایی و بخصوص اردک های وحشی مخازن طبیعی ویروس این بیماری هستند و در برابر ابتلای به بیماری به شدت مقاوم هستند.  در حالی که  پرندگان اهلی نظیر مرغ و بوقلمون بسیار حساس هستند. شکل شدید و کشنده بیماری دارای شروع ناگهانی بوده و به سرعت باعث مرگ می شود.  بطوریکه، دبیرکل کانون سراسری مرغ تخم‌گذار خسارت ناشی از بیماری آنفلوآنزای فوق حاد پرندگان به مرغداران را طی-سال های 1396 - 1395 ۲۰۰۰میلیارد تومان در ایران اعلام کرده است (1).

 روش های کنونی تولید واکسن از نظر فناوری پیچیده و در نتیجه گران هستند. از طرفی با توجه به سرایت بالای بیماری های ویروسی ، نیاز به تولید حجم انبوه واکسن از دیگر چالش های موجود بر سر راه تولیدکنندگان آن است. با توجه به پیچیدگی فرآیند و تکنولوژی مورد نیاز و همچنین وجود مقرارات فراوان در مسیر  تولید واکسن ،  واردات  واکسن به طور گسترده ای انجام می گیرد اگرچه هزینه های هنگفتی را بر اقتصاد کشورهای در حال توسعه ای همچون ایران  تحمیل می کند. در این راستا تحقیق و سرمایه گذاری در جهت یافتن راهکارهایی برای تولید و توزیع ارزان و فراوان واکسن ها مورد توجه قرار گرفته است.

سیستم های کنونی موجود برای تولید واکسن آنفوانزا شامل استفاده از تخم مرغ برای تکثیر ویروس، سلول های جانوری و میکروارگانیسم ها برای تولید پروتئین های نوترکیب تشکیل شده از پروتئین های انتی ژن ویروسی  است که علاوه بر پیچیدگی فناوری تولید و هزینه بالا به مدت زمان طولانی برای تولید احتیاج دارد. در این بین گیاهان می توانند به عنوان  ابزاری ارزان قیمت برای  تولید واکسن ها در طی چند هفته عمل کنند و این زمان نسبت به زمان مورد نیاز برای سیستم های مبتنی بر سلول که چندین ماه زمان می برد  با صرفه تر و عاقلانه تر به نظر می رسد. رشد و تکثیر گیاهان به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه بوده و از طرف دیگر مقیاس آنها قابل ارتقاء واستفاده ازآنها ایمن است. از آنجائی که نیازهای اولیه برای تولید گیاهان آب ، خاک و نور در وسعت بالا در؟  گلخانه ها می باشد لذا هزینه تمام شده در مقایسه با سایر سیستم های تولید واکسن  بسیار اندک خواهد بود.

با توجه به مزایای فوق و وضعیت کنونی تولید و واردات واکسن در کشور نیاز به تحقیق در زمینه  سیستم گیاهی برای تولید واکسن های مختلف داریم. پس بر آن شدیم تا با توجه به منابع موجود و با بررسی مقالات و کارهای صورت گرفته در کشورهای پیشرفته، اقدام به تولید واکسن انفولانزای  طیور در گیاهان نماییم.

از شرکت های پیشرو دنیا در زمینه تولید نوع خاصی از واکسن انفولانزا به نام ذرات شبه ویروسی  می توان به شرکت کانادایی Medicago اشاره کرد. در این سیستم با استفاده از گیاهان، نوعی ذرات شبیه ویروس (که  فاقد ذخیره ژنی ویروس هستند) در برگ های گیاه تنباکو در گلخانه تولید می شود  که پس از عصاره گیری و تخلیص از گیاهان می توان آن را بعنوان واکسن استفاده کرد. این ذرات شبه ویروسی به دلیل شباهت ساختاری فراوان با ویروس آنفولانزا سیستم ایمنی بدن را فریب داده و در مقایسه با زمانی که فقط بخش کوچکی از ویروس را استفاده می کنیم منجر به القای ایمنی قوی تری  می گردد.

اینجانب به عنوان عضو هیات علمی بخش بیولوژی مولکولی انستیتو پاستور ایران با همکاری همکاران خود در بخش آنفولانزا موفق   به پیاده سازی سیستم تولید کاندیدای واکسن از نوع ذرات شبه ویروسی در مقیاس آزمایشگاهی شدیم. در این پروژه، پروتئین  هم آگلوتینین آنفولانزای حاد پرندگان H5N1 انتخاب شده و پس از بهینه سازی و سنتز قطعه ژنی مربوط به این پروتئین به گیاه تنباکو پرورش یافته در گلخانه انتقال داده شد. گیاهان به مدت یک هفته در شرایط دما ، نور و  رطوبت کنترل شده نگه داری شده و سپس برگ ها برداشت شده و عصاره گیاهی بدست آمد.  در مرحله بعد، با استفاده از اولترا سانتریفیوژ اقدام به تخلیص ذرات شبه ویروسی نمودیم. بررسی های ما حاکی از ان است که عصاره گیاهی حاوی ذرات شبه  ویروسی قادر به  تحریک سیستم ایمنی و تولید انتی بادی در بدن موش می باشند.

از طرفی از آنجائی که در این فرآیند برگ های گیاهان مورد مطالعه،  به طور کامل برداشته می شوندلذا  ، نگرانی های زیست محیطی مربوط به آلودگی توسط فعالیتهای این سیستم تولید واکسن وجود ندارد.

با توجه به افزایش استفاده از این سیستم برای تولید واکسنهای انسانی از قبیل آنفولانزا و کووید 19(2و3و4) و وجود دانش فنی مرتبط با آن  در ایران ، محققین ایرانی نیز در صورت  حمایت و فراهم شدن امکانات صنعتی مورد نیازقادر به تولید واکسن های مشابه در گیاهان خواهند بود.