تولید داروی انعقاد خون با روش کشت سلولی در آزمایشگاه

به گزارش ایسنا و به نقل از فیز، بررسی جدیدی که در "دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو" (UC San Diego) انجام شده، نشان می‌دهد که پژوهشگران این دانشگاه، گامی دیگر به سوی قابلیت ساخت "هپارین" (Heparin) در سلول‌های کشت‌شده برداشته‌اند. هپارین، یک داروی ضد انعقاد خون و بیشترین دارویی است که در بیمارستان‌ها تجویز می‌شود. تولید هپارین مبتنی بر کشت سلولی در حال حاضر امکان‌پذیر نیست.

پژوهشگران، یک ژن مهم را در فرآیند زیست‌ساخت هپارین پیدا کردند. آنها باور دارند که این ژن موسوم به "ZNF263" می‌تواند کلید تولید صنعتی هپارین باشد. ایده پژوهشگران این است که این ژن با کمک مهندسی ژنتیک، در سلول‌ها کنترل شود تا راه را برای تولید صنعتی هپارین در کشت سلولی فراهم کند.

تولید هپارین در حال حاضر با نگرانی‌هایی در مورد ایمنی و دوام آن همراه است؛ در نتیجه نیاز به ارائه یک روش جایگزین تولید هپارین، ضروری به نظر می‌رسد. این پژوهش، بینش‌های جدیدی را در مورد نحوه کنترل ساخت هپارین در سلول‌ها ارائه می‌دهد.

تنظیم هپارین

هپارین، یک زیرمجموعه خاص از گروه کربوهیدرات‌های موسوم به "هپاران سولفات" (heparan sulfates) است که توسط بسیاری از سلول‌ها تولید می‌شوند اما تولید هپارین منحصرا در نوع خاصی از گلبول‌های قرمز خون موسوم به "ماست‌سل" (Mast cell) صورت می‌گیرد. تولید هپارین در کشت سلولی، تا به امروز موفقیت‌آمیز نبوده است.

پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو باور دارند که تولید هپارین باید تحت کنترل تنظیم‌کننده‌های خاصی موسوم به "فاکتور رونویسی" (transcription factors) صورت بگیرد که می‌توانند توانایی منحصر به فرد تولید هپارین را برای ماست‌سل‌ها فراهم کنند.

از آنجا که تنظیم‌کننده‌های هپارین، ناشناخته بودند، این گروه پژوهشی به سرپرستی  "جفری اسکو" (Jeffrey Esko) و "ناثان لویس" (Nathan Lewis)، اساتید دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، از یک نرم‌افزار بیوانفورماتیک برای اسکن ژن‌هایی استفاده کردند که آنزیم‌های عامل تولید هپارین را کدگذاری می‌کنند. آنها به طور خاص در جستجوی عناصری بودند که بتوانند محل اتصال را برای فاکتورهای رونویسی مشخص کنند. شاید وجود چنین محل اتصالی بتواند ژن مربوط را که با یک پروتئین تنظیم‌کننده مطابقت دارد، نشان دهد.

لویس گفت: ما دریافتیم یک توالی DNA که پایداری آن بیش از بقیه است، برای فاکتور رونویسی موسوم به ZNF263 در اولویت قرار دارد. اگرچه پیشتر نیز پژوهش‌هایی در مورد این تنظیم‌کننده ژن انجام شده‌اند اما این نخستین پژوهشی است که به بررسی آن در تولید هپارین می‌پردازد.

پژوهشگران با استفاده از فناوری اصلاح ژن کریسپر توانستند جهشی را در ژن ZNF263 انجام دهند. این جهش، در یک سلول انسانی صورت گرفت که به صورت معمول، هپارین را تولید نمی‌کند. آنها دریافتند هپاران سولفات که این سلول معمولا آن را تولید می‌کند، اکنون از نظر شیمیایی تغییر یافته و واکنشی شبیه به هپارین از خود نشان می‌دهد.

آزمایش‌های بیشتر نشان دادند که ZNF263، به بیان دوباره ژن‌های اصلی می‌پردازد که در تولید هپارین نقش دارند. نکته جالب اینجاست که تحلیل داده‌های مربوط به بیان ژن گلبول‌های سفید انسان، سرکوب ژن ZNF263 را در ماست‌سل‌ها و "بازوفیل‌ها" (basophils) که با ماست‌سل‌ها در ارتباط هستند، نشان داد. به گفته پژوهشگران، ZNF263 می‌تواند یک سرکوبگر فعال برای تولید هپارین در بیشتر سلول‌ها باشد و ماست‌سل‌ها به این دلیل می‌توانند هپارین تولید کنند که ZNF263 در این سلول‌ها سرکوب شده است.

یافته‌های این پژوهش می‌توانند پیامدهای مهمی در حوزه زیست‌فناوری داشته باشند. این امکان وجود دارد که بتوان سلول‌هایی که در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند، به صورت ژنتیکی مهندسی کرد تا ZNF263 در آنها فعال شود و توانایی تولید هپارین را به آنها بدهد.

"فیلیپ اسپان" (Philipp Spahn)، از پژوهشگران این پروژه گفت: تحلیل های بیوانفورماتیک ما نشان می‌دهند که چندین ژن تنظیم‌کننده دیگر وجود دارند که می‌توانند در تولید هپارین نقش داشته باشند و موضوع جالبی برای پژوهش بیشتر به شمار می‌روند.

این پژوهش، در مجله" PNAS" به چاپ رسید.