از بدن موجودات زنده تا کاربرد در صنعت!/ فناوری «ویرایش ژنی» چه تاثیری در کاهش واردات مواد غذایی دارد؟
«کریسپر» کاربردهای وسیعی دارد و این فناوری نه تنها در درمان و پزشکی، بلکه در صنعت نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
گروه علم و پیشرفت خبرگزاری فارس؛ شاید برای شما هم جالب باشد که می‌توان از بدن موجودات زنده استفاده کرد تا محصولات و مواد مورد استفاده در صنایع دیگر را به دست آورد. یکی از دستاوردهای صنعتی در زمینه کاربرد فناوری کریسپر یا ویرایش ژنی، تولید اسیدهای آمینه است که بازار جهانی چشمگیری را نیز دارد. این مواد در خوراک و نهاده‌های دام و طیور مورد استفاده قرار می‌گیرد و موجب افزایش و بهبود تولید محصولات گوشتی می‌شود.
بیژن بمبئی، دکترای بیوشیمی و بیولوژی مولکولی خودش را از دانشگاه هامبورگ گرفته، فوق دکترای آنزیم‌شناسی از دانشگاه تگزاس دارد و هم‌اکنون نیز عضو هیئت علمی پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست‌فناوری ایران است. وی از فناوری ویرایش ژنی یا کریسپر (CRISPR) برای تولید اسیدآمینه‌هایی بهره می‌گیرد که در زمینه‌های مختلفی چون خوراک دام و طیور کاربرد دارند و از مواد وارداتی در کشور هستند.
تقاضای بالای جهانی برای اسیدآمینه تولیدی در سلول‌های زنده
بمبئی در معرفی اسیدآمینه اظهار داشت: همانطور که در مباحث بیوشیمی نیز مطرح می‌شود، در متابولیسم بدن موجودات زنده مانند انسان، ویتامین‌ها و اسیدهای مختلفی مانند اسیدهای آلی، اسید سیتریک و اسید آمینه تولید می‌شود. اسیدهای آمینه اجزای سازنده پروتئین‌ها هستند و از آن‌ها برای تولید پروتئین استفاده می‌شود.
وی اضافه کرد: بعدها مشخص شد که اگر بتوانیم اسیدهای آمینه را به شکل خالص داشته باشیم، این اسیدها کاریرد فراوانی دارند و در بسیاری از موضوعات مختلف می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند. اهمیت این اسیدها به نحوی است که در بازار جهانی تقاضای بالایی دارد و برای تولید آن‌ها، از روش‌های مختلفی مانند عصاره‌گیری از منابع گیاهی و جانوری یا سنتز شیمیایی استفاده می‌شود.
تأمین نهاده‌ها و خوراک دام و طیور، نیاز روز کشور
عضو هیئت علمی پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک اظهار داشت: در بین اسیدهای آمینه مختلف، گونه‌های مشخصی وجود دارد که در کشور ایران و جهان به آن‌ها به شدت نیاز داریم و کاربردهای بیشتری دارند. این اسیدها در صنایعی چون تولید مکمل و افزودنی‌های خوراک دام و طیور به ویژه مرغ‌های گوشتی و همچنین صنایع غذایی به صورت گسترده در کشور استفاده می‌شود. علاوه بر تأمین نهاده و خوراک، انواع اسیدآمینه‌ها نیز وجود دارند که به عنوان طعم‌دهنده به غذاهای گوشتی اضافه می‌شود.
او با اشاره به یکی از استفاده‌های گسترده از اسید آمینه در پرورش مرغ گوشتی اشاره کرد و افزود: در پرورش مرغ‌های گوشتی، بیشتر از پروتئین‌های گیاهی مانند کنجاله سویا استفاده می‌شود، اما میزان اسیدهای آمینه در پروتئین‌های گیاهی کم است و به همین خاطر، اگر ما به مرغ‌های گوشتی فقط پروتئین‌های گیاهی بدهیم، رشد چندانی نخواهند داشت.
وی افزود: مدت زمان پرورش مرغ‌های گوشتی با پروتئین‌های گیاهی، مانند شرایطی که در نگهداری خانگی مرغ‌ها در روستاها وجود دارد، حدود 6 تا 7 ماه است. در صورتی که در مرغداری‌ها مدت زمان پرورش مرغ از جوجه تا مرغ قابل مصرف، معمولا نباید بیشتر از 7 هفته باشد. برای همین استفاده از گونه‌های مشخصی از اسیدهای آمینه ضروری است و از این مواد در جیره خوراک مرغ استفاده می‌شود.
بمبئی، اسید آمینه را یکی از مواد وارداتی مهم دانست و اظهار کرد: واردات این مواد در سال 1000 تن است و تولید آن در داخل می‌تواند مزایای بسیاری داشته باشد. حدود بیش از 75 میلیون دلار صرف واردات تنها سه نوع از اسیدآمینه‌های پرمصرف در کشور می‌شود. یکی از دلایل بالارفتن قیمت مرغ در بازار امروز ایران، بخاطر همین نهاده‌های وارداتی است که توسط ارز به کشور وارد می‌شود.
روش‌های تولید اسیدآمینه و نقش کلیدی فناوری ویرایش ژنی
بمبئی با اشاره به تغییرات روش‌های تولید اسید آمینه در مقیاس صنعتی، تشریح کرد: در زمان‌های قدیم و اوایل قرن بیستم، روش تولید این اسیدها بیشتر به صورت شیمیایی و استخراج بوده است. رفته‌رفته، روش‌های بیوتکنولوژیک و زیست‌فناورانه برای تولید اسیدهای آمینه توسعه یافت و مورد استفاده قرار گرفت و روش‌های ژنی نیز به کمک تولید اسیدهای آمینه آمدند.
وی افزود: به طور سنتی میکروبیولوژیست‌ها و بیوشیمیست‌ها اولین کسانی بودند که روی بحث تولید اسیدهای آمینه کار کردند و اساس کار آن‌ها نیز این بود که سویه‌های باکتری‌هایی را پیدا می‌کردند که اسید آمینه خاصی را به مقدار زیاد تولید می‌کردند و پس از بهینه‌سازی چرخه‌های تولید سعی می‌کردند که میزان تولید اسید آمینه در این سویه‌ها را افزایش دهند. سویه‌هایی که تولید بیشتری داشتند برای تولید نیمه‌صنعتی اسیدآمینه به کار می‌رفتند.
عضو هیئت علمی پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک اضافه کرد: با توسعه تکنیک‌های ژنی مانند فناوری کریسپر، ما توانستیم تمام ژن‌های موجودات را شناسایی کنیم و مسیرهای سنتزی متابولیک را شناسایی کنیم و آن‌ها را بسازیم. کریسپر به ما کمک می‌کند که مسیرهایی که منجر به تولید اسید آمینه دلخواه می‌شود را تقویت کنیم و مسیرهای جانبی را محدود کنیم. همه اسیدآمینه‌ها موادی که در چرخه روش کریسپر تولید می‌شوند، مشتق می‌شوند و در واقع فناوری‌های ژنی به ما کمک می‌کند تا یک مسیر متابولیکی کامل را طراحی کنیم و در موجودات زنده مانند باکتری‌ها اعمال کنیم.
او با اشاره به کاربردهای متنوع کریسپر اظهار کرد: فناوری کریسپر، تکنیک خیلی خوبی است که می‌توان در حوزه‌های مختلف از آن استفاده کرد و کاربردهای وسیعی دارد. این فناوری نه تنها در درمان و پزشکی، بلکه در صنعت نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
استفاده از فناوری کریسپر برای تولید اسیدآمینه‌های وارداتی
بمبئی در معرفی پژوهش‌های مهم در زمینه کاربردهای فناوری کریسپر اظهار کرد: موضوعی که ما در پژوهشکده پژوهشکده زیست فناوری صنعت و محیط زیست پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک دنبال می‌کنیم، استفاده از کریسپر در صنعت زیست‌فناوری است و فعالیت ما در زمینه توسعه سویه‌های میکروبی است که می‌توانند آنزیم‌های اسید آمینه را تولید می‌کند.
وی افزود: اسیدآمینه‌ها بعد از تولید در داخل سلول‌های زنده نمی‌تواند ذخیره شود و فقط جهت تولید میزان مورد نیاز پروتئین‌ها تولید می‌شوند. بعد از تولید این مواد در سلول‌ها، سیستم‌های کنترلی مانع از تولید اسیدآمینه بیشتر می‌شوند. هنر ما این است که کاری کنیم که سلول‌ها مجبور شوند اسیدآمینه‌های بیشتری تولید کنند.
بمبئی در پایان، موضوع استفاده از کریسپر برای تولید اسید آمینه را یکی از موضوعات روز حوزه ژنتیک دانست و افزود: زمینه‌های مختلفی در موضوع تولید اسیدآمینه‌های مورد نیاز کشور وجود دارد که می‌توان روی آن‌ها کار کرد. در پژوهشکده زیست فناوری صنعت و محیط زیست نیز در حال حاضر 2 پروژه دکتری برای بررسی علمی تولید یکی از اسیدآمینه‌های مهم و وارداتی تعریف شده و در حال انجام است. نقش اصلی تکنیک کریسپر در تولید این اسیدآمینه‌ها این است که مسیرهای جانبی را مسدود می‌کند و فرایند تولید را بهینه می‌کند.
پایان پیام/