تولید سیب زمینی تراریخته منبع هورمون «کلسی تونین» انسانی در کشور

 گیاهان به دلیل داشتن مسیر اصلاحات پس از ترجمه مشابه سلول های جانوری، سیستمی ارزان را جهت تولید پروتئین های نوترکیب در مقیاس بالا فراهم کرده اند.

فاطمه قربانی پارسا، پژوهشگر پژوهشکده بیوتکنولوژی سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران و واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی با همکاری حمیده افقی از محققان این دانشگاه در پژوهشی موفق به بیان اختصاصی هورمون داروئی کلسی تونین انسانی که در درمان بیماری‌های استخوانی نقش دارد در غده گیاه سیب زمینی شدند.

در این تحقیق که اولین گزارش از تولید اختصاصی هورمون کلسی تونین انسانی در غده سیب زمینی است با استفاده از پلاسمید

Bin19 و Agrobacterium سویه LBA4404 ژن کلسی تونین انسانی به کروموزوم سیب زمینی منتقل شده است.

امروزه سیستم های مختلف برمبنای کشت سلولی و یا استفاده از موجودات تراریخته جهت تولید پروتئین های نوترکیب ارزشمند ابداع شده است. از جمله باکتری ها، قارچها، سلولهای حیوانی و گیاهی و همچنین استفاده از حیوانات کامل، گیاهان و حشرات که هر یک از این سیستم های تولید از مزایا و محدودیت های خاص خود برخوردارند.

به گفته این محققان در باکتری ها که رایجترین سیستم تولید پروتئین نوترکیب هستند بایستی به عدم تغییرات پس از ترجمه و خطر

آلودگی با اندوتوکسین توجه کرد. از سوی دیگر در سلول های جانوری یا حیوانات تراریخته نیز محدودیت هایی چون دشواری مراحل کشت با احتمال آلودگی زیاد و نیازمندی به مواد و تجهیزات گران بها وجود دارد و با مسائل اخلاقی و قانونی مواجه می باشند. همچنین احتمال آلودگی با توالی های سرطان زا نیز وجود دارد.

پیشرفت های بیوتکنولوژی، گیاهان را قادر کرده که به عنوان بیوراکتور جهت تولید پروتئینها، چربی ها و کربوهیدراتها به کار گرفته شوند و مبحث جدیدی تحت عنوان زراعت مولکولی مطرح شده است. گیاهان به سادگی و با روش های طبیعی تراریخته می‌شوند و مسیر ساخت پروتئین و تغییرات پس از ترجمه در آنها مشابه سلولهای جانوری است، محدودیتی در اندازه ژن دخولی نداشته و راهکارهای متنوعی مثل استفاده از پپتیدهای نشانه و پروموترهای مختص ارگان یا ارگانل برای تجمع پروتئینهای نوترکیب در آن ها وجود دارد.

روش های متنوعی برای ادغام ژن های خارجی در قسمت های مختلف گیاه وجود دارد.

این ژنهای خارجی از منابع مختلف باکتریایی، قارچ ها، حیوانات و سایر گیاهان هستند. روش رایج برای انتقال ژن به سلولهای گیاهی، انتقال توسط Agrobacterium tumefaciens است که سبب کاهش موانع موجود در مهندسی ژنتیک گیاهی شده است. تاکنون ژنهای مختلفی از جمله ژن هورمون رشد، انسولین و پروتئین های ویروسی و باکتریایی با این شیوه به گیاهان منتقل شده اند

هورمون کلسی تونین انسانی نیز پپتیدی 32 اسیدآمینه ای و غیر گلیکوزیله است که نقش اساسی در متابولیسم کلسیم - فسفر داشته و به عنوان هورمون درگیر در ترمیم استخوان شناخته می‌شود.

مشتقات کلسی تونین برای درمان پوکی استخوان، بیماری پاژه وغیره کاربرد دارویی دارد. تاکنون تلاشهای گسترده ای برای تولید این هورمون دارویی اعم از نوع انسانی یا حیوانی آن به صورت نوترکیب در میزبان های مختلف باکتریایی، حشرات و گیاه انجام شده است.

در بین گیاهان مورد توجه در عرصه بیوتکنولوژی سیب زمینی به دلیل داشتن مزایایی همچون قابلیت گیاه به عنوان یکی از میزبان های باکتری آگروباکتریوم جهت انتقال ژن و بازده مطلوب آن، سهولت تکثیر و باززایی از کشت بافت، قابلیت تکثیرغیرجنسی، دوره زمانی کوتاه تا تولید محصول، تولید بیوماس زیاد، وجود پروموترهای مختلف جهت بیان ژن در قسمت های مختلف گیاه، قابلیت نگه داری و انبارکردن این محصول و استفاده از غده های خام به صورت مستقیم و خوراکی در صورت تولید واکسن اهمیت دارد.

محققان در این پژوهش موفق شده اند با بهینه سازی کدون های ژن دخولی میزان بیان در میزبان گیاهی را افزایش داده و از پروموتر مختص اندام که امکان تجمع پروتئین نوترکیب تولیدی در اندامی خاص را فراهم می کند استفاده کرده و به این ترتیب استخراج پروتئین تسهیل و مزیت هایی نیز در رابطه با ایمنی زیستی و جلوگیری از بیان همه جایی و تداخل احتمالی با رشد نرمال گیاه ایجاد شده است.