انسولین نوترکیب: انسولین تولیدشده توسط باکتری‌های تراریخته

انسولین نوترکیب: انقلابی در درمان دیابت

انسولین چیست و بدن ما چگونه از آن استفاده می‌کند؟

تصور کنید بدن شما یک خانه است که برای روشن شدن و کار کردن به انرژی نیاز دارد. قند (گلوکز)⁵ مانند سوخت این خانه است. انسولین کلیدی است که درِ سلول‌های بدن را باز می‌کند تا قند بتواند وارد آن‌ها شده و به انرژی تبدیل شود. این هورمون مهم توسط بخشی از لوزالمعده به نام جزایر لانگرهانس⁶ ساخته می‌شود.

در بیماری دیابت، این سیستم دچار مشکل می‌شود. یا بدن انسولین کافی تولید نمی‌کند (دیابت نوع ۱) یا سلول‌ها به درستی به انسولین پاسخ نمی‌دهند (دیابت نوع ۲). در هر دو حالت، قند نمی‌تواند وارد سلول‌ها شود و در خون انباشته می‌گردد که در بلندمدت به اعضای بدن آسیب می‌رساند.

مسیر تاریخی: از انسولین حیوانی تا انسولین نوترکیب

قبل از کشف انسولین، بیماری دیابت درمان قطعی نداشت. پس از کشف این هورمون در سال 1921، برای چندین دهه انسولین مورد نیاز بیماران از لوزالمعده‌ی گاو و خوک استخراج می‌شد. اما این روش مشکلاتی داشت:

این مشکلات دانشمندان را بر آن داشت تا راه‌حلی بهتر پیدا کنند. راه‌حلی که در نهایت منجر به تولد انسولین نوترکیب در دهه‌ی 1980 شد.

کارخانه‌های میکروسکوپی: باکتری‌های تراریخته چگونه کار می‌کنند؟

ایده‌ی پشت این فناوری، بسیار هوشمندانه است: چرا به جای استخراج انسولین از حیوانات، دستورالعمل ساخت آن را به یک کارگر میکروسکوپی (یک باکتری) بدهیم تا برای ما تولید کند؟ این کارگر، باکتری اشریشیا کلی⁷ است که به طور طبیعی در روده‌ی انسان زندگی می‌کند و برای دانشمندان بسیار شناخته شده است.

مراحل اصلی این فرآیند به شرح زیر است:

گام اول: پیدا کردن دستور العمل
دانشمندان ابتدا ژن مربوط به ساخت انسولین را از سلول‌های انسانی جدا می‌کنند. این ژن حاوی کد کامل برای ساخت این پروتئین است.

گام دوم: طراحی یک حامل
آنها یک حلقه کوچک DNA به نام پلاسمید⁹ را از باکتری برمی‌دارند و مانند یک تاکسی، ژن انسولین انسان را سوار آن می‌کنند.

گام سوم: ایجاد باکتری تراریخته
پلاسمید تغییر یافته (حامل جدید) به داخل باکتری منتقل می‌شود. حالا این باکتری دارای دستورالعمل ساخت یک پروتئین انسانی است! به چنین موجودی تراریخته¹⁰ یا ترانسژنیک می‌گویند.

گام چهارم: تخمیر و تولید
باکتری‌های تراریخته در مخازن بزرگ فولادی به نام بیورآکتور¹¹ که پر از محیط کشت مغذی است، قرار می‌گیرند. آن‌ها به سرعت تکثیر شده و با خواندن دستورالعمل ژن انسانی، شروع به تولید انسولین می‌کنند.

گام پنجم: تخلیص و خالص‌سازی
در پایان، انسولین تولید شده از مخلوط باکتری‌ها و محیط کشت، جدا و به شدت خالص‌سازی می‌شود تا به شکل داروی قابل تزریق درآید.

انواع انسولین نوترکیب و نقش آن‌ها در مدیریت دیابت

انسولین‌های نوترکیب در انواع مختلفی ساخته می‌شوند تا نیازهای متنوع بیماران را برطرف کنند. سرعت اثر و مدت زمان کارکرد آن‌ها در بدن متفاوت است. دانشمندان با تغییرات کوچک در ساختار مولکولی انسولین، این ویژگی‌ها را کنترل می‌کنند.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

¹ Recombinant Insulin (انسولین نوترکیب): انسولینی که از طریق فناوری DNA نوترکیب و با استفاده از موجودات زنده‌ی تغییر یافته (مانند باکتری یا مخمر) تولید می‌شود.
² Biotechnology (زیست‌فناوری): دانش استفاده از سلول‌ها و مولکول‌های زنده برای تولید محصولات و فناوری‌های جدید.
³ Genetically Modified Bacteria (باکتری‌های تراریخته): باکتری‌هایی که ماده ژنتیکی آن‌ها به صورت مصنوعی و با هدف خاصی (مانند تولید یک پروتئین) تغییر داده شده است.
⁴ Diabetes (دیابت): یک بیماری مزمن که در آن بدن نمی‌تواند به درستی از قند (گلوکز) استفاده کند.
⁵ Glucose (گلوکز): یک نوع قند ساده که منبع اصلی انرژی برای سلول‌های بدن است.
⁶ Islets of Langerhans (جزایر لانگرهانس): بخشی از لوزالمعده که سلول‌های تولیدکننده‌ی هورمون‌های انسولین و گلوکاگون را در خود جای داده است.
⁷ Escherichia coli (اشریشیا کلی): یک گونه باکتری که به طور شایع در تحقیقات زیست‌فناوری استفاده می‌شود.
⁸ Gene (ژن): بخشی از DNA که حاوی دستورالعمل ساخت یک پروتئین خاص است.
⁹ Plasmid (پلاسمید): یک حلقه کوچک و جداگانه از DNA که در باکتری‌ها یافت می‌شود و به طور مستعار از DNA اصلی تکثیر می‌شود.
¹⁰ Transgenic (تراریخته): به یک موجود زنده گفته می‌شود که یک یا چند ژن از یک گونه‌ی دیگر را در DNA خود دارد.
¹¹ Bioreactor (بیورآکتور): یک محفظه یا سیستم برای کشت موجودات زنده در شرایط کنترل‌شده به منظور تولید یک محصول بیولوژیک.