دسته‌بندی نشده
بیوتکنولوژی میکروبی در علم طراحی دارو
مقدمه‌ای بر علم بیوتکنولوژی میکروبی
بیوتکنولوژی را می توان به عنوان استفاده از فناوری مدرن در زمینه علوم زیستی توضیح داد که به دستکاری و مهندسی ژنتیک موجودات زنده یا اجزای آنها برای تولید محصولات مفید برای رفاه انسان می پردازد. بر اساس یک بررسی، جمعیت جهان تا سال ۲۰۳۳ دو برابر خواهد شد. انتظار می رود تا پایان سال ۲۰۲۰، تقاضای غذا در آسیا بیشتر از نیاز شود.
این وضعیت چالش بزرگی را برای سیستم های کشاورزی ایجاد خواهد کرد. سیستم های کشاورزی سنتی توانایی مقابله با این چالش را با افزایش بهره وری کشاورزی ندارند. اگرچه استفاده از کودهای شیمیایی، آفت‌کش‌ها، علف‌کش‌ها و سایر تکنیک‌های کشاورزی باعث افزایش تولید کشاورزی شده است، اما اثرات نامطلوبی بر بهره‌وری خاک، کیفیت محیطی و سلامت انسان دارند.
بیوتکنولوژی میکروبی شاخه‌ای از بیوتکنولوژی است که شامل کاربرد میکروارگانیسم‌ها با تکنیک‌های نوظهور بیوتکنولوژی است. بیوتکنولوژی میکروبی با دستکاری از طریق مهندسی ژنتیک موجودات زنده یا اجزای آنها برای تولید محصولات ارزشمند برای کاربردهای مختلف سروکار دارد.
میکروارگانیسم ها کارخانه های سلولی مهمی برای سنتز پروتئین ها، متابولیت های کوچک و بزرگ و برای تولید پروتئین های تک سلولی هستند. حوزه بیوتکنولوژی میکروبی شامل روش‌ها و استراتژی‌هایی برای تولید و استفاده از میکروارگانیسم‌های پروکاریوتی و یوکاریوتی مانند مخمرها، قارچ‌ها، جلبک‌ها برای سنتز مواد و استفاده از میکروارگانیسم‌ها یا مواد آنها در صنعت، دارو، پزشکی و زیست محیطی می باشد.
همچنین کاربرد میکروارگانیسم ها یا محصولات آنها را در زمینه های انرژی، غذا و خوراک، تجزیه زیستی، معدن و مواد جدید در نظر می گیرد. جدای از این حوزه‌های کاربردی، این بخش همچنین بر روش‌شناسی توسعه فرآیندهای زیستی، از جمله غربالگری با توان بالا و فناوری‌های طراحی آزمایش ها و رویکردهای مدل‌سازی و فناوری‌هایی برای افزایش و کاهش مقیاس تمرکز دارد.
میکروب ها سهم فوق العاده ای در سلامت و رفاه مردم در سراسر جهان داشته اند. آنها علاوه بر تولید بسیاری از متابولیت های اولیه مانند اسیدهای آمینه، ویتامین ها و نوکلئوتیدها، قادر به ساخت متابولیت های ثانویه هستند که نیمی از داروهای موجود در بازار امروز را تشکیل می دهند و بسیاری از محصولات ضروری را در اختیار کشاورزی قرار می دهند. این بررسی بر روی این متابولیت‌های ثانویه مفید متمرکز است که کشف آنها به ۸۰ سال قبل از کشف پنی‌سیلین توسط الکساندر فلمینگ بازمی‌گردد.
در سال ۱۹۲۸، الکساندر فلمینگ دوران داروهای میکروبی را آغاز کرد، زمانی که در ظرف پتری حاوی استافیلوکوک اورئوس کشف کرد که ترکیبی که توسط یک کپک تولید می‌شود، باکتری‌ها را از بین می‌برد. این قالب که Penicillium notatum نام داشت، ماده فعالی تولید کرد که پنی سیلین نام داشت. بعدها، پنی سیلین به عنوان یک پودر زرد رنگ جدا شد و به عنوان یک ترکیب ضد باکتری قوی در طول جنگ جهانی دوم استفاده شد.
با استفاده از روش فلمینگ، سایر مواد طبیعی مانند کلرامفنیکل و استرپتومایسین جداسازی شدند. آنتی‌بیوتیک‌های طبیعی از طریق تخمیر تولید می‌شوند، روشی قدیمی که تقریبا ۸۰۰۰ سال پیش، در ابتدا برای تولید نوشیدنی‌ها و مواد غذایی مورد استفاده قرار گرفت. آبجو یکی از قدیمی ترین نوشیدنی های جهان است که از جو به روش تخمیر تولید می شود و احتمالا قدمت آن به هزاره ششم قبل از میلاد می رسد و در تاریخ مکتوب مصر باستان و بین النهرین ثبت شده است.
محصولات طبیعی با کاربردهای صنعتی را می توان از متابولیسم اولیه یا ثانویه موجودات زنده مانند گیاهان، حیوانات یا میکروارگانیسم ها تولید کرد. با توجه به پیشرفت‌های فنی در برنامه‌های غربالگری و تکنیک‌های جداسازی و جداسازی، تعداد ترکیبات طبیعی کشف‌شده بیش از یک میلیون است. از این میان، ۵۰ تا ۶۰ درصد توسط گیاهان (آلکالوئیدها، فلاونوئیدها، ترپنوئیدها، استروئیدها، کربوهیدرات‌ها و غیره) تولید می‌شوند. و ۵ درصد منشا میکروبی دارند.
از تمام محصولات طبیعی گزارش شده، تقریبا ۲۵-۲۰ درصد فعالیت بیولوژیکی نشان می دهند و از این تقریبا ۱۰ درصد از میکروب ها به دست آمده اند. علاوه بر این، از ۲۲۵۰۰ ترکیب فعال بیولوژیکی که تاکنون از میکروب ها به دست آمده است، ۴۵ درصد توسط اکتینومیست ها، ۳۸ درصد توسط قارچ ها و ۱۷ درصد توسط باکتری های تک سلولی تولید می شود که برای درمان بیماری های جدی چشمگیر بوده است. با این حال، توسعه مقاومت در میکروب ها و سلول های تومور به یک مشکل بزرگ تبدیل شده است و به تلاش های تحقیقاتی زیادی برای مبارزه با آن نیاز دارد.
آنتی‌بیوتیک‌ها در بسیاری از جنبه‌ها، انقلابی در پزشکی ایجاد کرده‌اند و از زمان کشف آنها در آغاز قرن بیستم، جان‌های بی‌شماری نجات یافته‌اند. با این حال، اگرچه ضد میکروبی‌ها کنترل بیشتر بیماری‌های باکتریایی را که در دوران قبل از آنتی‌بیوتیک‌ها به عنوان کشنده در نظر گرفته می‌شدند، امکان‌پذیر کرده‌اند.
ظهور سویه‌های مقاوم که اغلب سوپر میکروب‌ها نامیده می‌شوند، اکنون منبع بزرگی از نگرانی برای سلامت انسان است. ظرفیت‌های ژنتیکی خارق‌العاده باکتری‌ها از استفاده بیش از حد انسان از آنتی‌بیوتیک‌ها منتفع شده و منجر به مکانیسم‌های مقاومت آنتی‌بیوتیکی متعدد برای هر آنتی‌بیوتیک معرفی‌شده در عمل بالینی شده است.
در این زمینه، داروها یا درمان های جدید به فوریت مورد نیاز است. با این حال، در سناریویی که سرمایه‌گذاری خصوصی در توسعه داروهای ضد میکروبی جدید در حال کاهش است، تلاش‌ها برای مبارزه با عفونت‌های مقاوم به دارو به یک نگرانی جهانی تبدیل شده است.
با شرکت در دوره کارآموزی طراحی دارو ژنیران، دانش خود را درباره بیوتکنولوژی میکروبی افزایش دهید:
