فهرست مطالب
روش معمول آماده‌سازی واکسن شامل استفاده از عامل بیماری‌زای ضعیف شده یا کشته شده (یا غیرفعال شده) و یا بخشی از عامل بیماری‌زا می‌باشد.
چنین واکسن‌هایی به هنگام تزریق در انسان پاسخ ایمنی ایجاد می‌کنند و بدن انسان را از بیماری محافظت می‌کنند؛ با این حال، این واکسن‌ها خطرِ آلوده شدن به عوامل اتفاقی را دارند.
چالش‌های مربوط به واکسنهای سنتی منجر به رشد و گسترش روش‌های جدید توسعه واکسن، مانند واکسن های گیاهی شده است. از طریق این رویکرد، آنتی ژن‌های واکسن، در گیاهانِ اصلاح شده ژنتیکی تولید می‌شوند که متعاقباً با روش‌های مختلف شیمیایی استخراج و تصفیه می‌شوند.
تاریخچه
در سال 1989، گروهی از محققان به سرپرستی A. Hiatt برای اولین بار واکسنهای گیاهی را در موسسه تحقیقاتی The Scripps، در La Jolla، کالیفرنیا توسعه دادند. حدود 10 سال بعد در سال 1998، موسسه ملی بیماری‌های آلرژیک و عفونی (NIAID) تایید کرد که واکسنهای گیاهی می توانند پاسخ ایمنی کافی ایجاد کنند.
در سال 2006، اولین واکسن گیاهی توسط وزارت کشاورزی ایالات متحده تأیید شد. این واکسن، که برای محافظت از طیور در برابر ویروس بیماری نیوکاسل (NDV) تأیید شده است، تنها واکسن گیاهی است که برای استفاده در ایالات متحده تأیید شده است.
در حال حاضر که جهان همچنان با ویروس کویید-19 دست و پنجه نرم می‌کند، محققان شرکت بیوتکنولوژی Medicago در شهر Quebec و شرکت داروسازی GlaxoSmithKline، یک واکسن گیاهی برای SARS-COV-2، ویروسی که باعث بیماری کویید-19 میشود، تولید کرده و توسعه داده‌اند.
یک گلخانه ممکن است مکانی بعید برای ایجاد و توسعه واکسن کویید-19 باشد، اما از آنجاست که پروسه علمی آغاز میشود.
در مورد همه واکسن‌ها ، دانشمندان باید راهی برای تولید آنتی ژن – مولکولی که پاسخ ایمنی را تحریک می‌کند، پیدا کنند. با واکسن Medicago ، گیاهان آنتی ژن تولید می‌کنند.
Ward، مقام ارشد پزشکی در Medicago، توضیح می‌دهد که گیاه چیزی تولید می‌کند که “ذرات شبه ویروسی” (VLPs) نامیده می‌شوند و غیر عفونی هستند. این فرایند زمانی آغاز میشود که کمی دی- ان- ای برای تولید پروتئین در سلول گیاهی جاگذاری یا قرار داده میشود.
Ward، می‌گوید: با واکسن گیاهی، هنگامی که دی- ان- ای به سلول گیاهی تزریق میشود، پروتئین‌های spike (تولید شده) به سطحی حرکت می‌کنند که در آنجا ذرات شبه ویروسی (VLPs) را تشکیل می‌دهند. این ذرات هیچ گونه اطلاعات ژنتیکی ندارند، بنابراین نمی‌توانند تکثیر شوند و غیرعفونی هستند. ما آن ذرات کوچک شبه ویروسی (VLPs) را تصفیه می‌کنیم و همراه چیزی که به تحریک پاسخ ایمنی کمک می‌کند آن را به عضله شما تزریق می‌کنیم.
واکسن های گیاهی و درمان بیماری‌ها:
تحقیقات در مورد واکسنهای آنفولانزای گیاهی تا حدودی موفقیتآمیز بوده است. این موضوع احتمالاً به این دلیل است که پروتئین هماگلوتینین (HA) به خوبی در گیاهان بیان میشود و به درستی شکل گرفته و تاخوردگی پیدا می کند. در واقع، ذرات شبه ویروس (VLPs) تولید شده توسط سلولهای گیاهی نسبت به ویروس‌های غیرفعال بیشتر آنتیژنیک هستند.
در یک مطالعه، ذرات شبه ویروس حاوی HA در بزرگسالان بین ۱۸ تا ۶۰ سال آزمایش شده است (از آن جایی که آنفولانزا یک بیماری تنفسی است، واکسینه کردن از طریق تزریق انجام شد). تقریباً ۹۶ درصد از شرکت کنندگان بعد از واکسیانسیون پاسخ ایمنی مناسبی را نشان داده اند و این نشان می دهد که تولید واکسنهای آنفولانزای گیاهی امیدبخش است.
توضیحاتی در مورد نحوه ساخت واکسنهای گیاهی:
فرایند ساخت واکسنهای گیاهی عمدتا شامل ادغام ژن تراریخته با سلول گیاهی است.
در ابتدا توالی ژنتیکی آنتی‌ژن مورد نظر وارد وکتور شده، سپس وکتور حاوی توالی مورد نظر را وارد سلول گیاهی می‌کنند؛ در ادامه بسته به اینکه وکتور در کدام قسمت سلول وارد شده، آنتی‌ژن مورد نظر توسط سیستم تحول پایدار یا گذرا (stable or transient) بیان میشود.
همچنین بخوانید: سلول T در پشت پاسخ سیستم ایمنی قوی در واکسن های آدنو ویروس
فعال شدن سیستم تحول پایدار:
در صورتی که ادغام وکتور با سلول در هسته یا پلاستید انجام شود، این سیستم وظیفه بیان را برعهده خواهد داشت.
از آن جا که پس از وقایع فوق ژنوم سلول گیاهی تغییر کرده و اصطلاحا تراریخته شده، از واژه پایدار یا دائمی برای نام‌گذاری این فرایند استفاده شده است.
به عنوان مثال آگروباکتریوم‌ها می‌توانند چنین فرایندی را ایجاد کند.
فعال شدن سیستم تحول گذرا:
در چنین حالتی وکتور وارد ژنوم سلول نمی‌شود بلکه در قسمت های دیگری مثل سیتوپلاسم وارد شده است.
این سیستم، بیان ژن را به تعداد بیشتر و بهتری نسبت به سیستم قبل انجام می‌دهد.
متدها و روش‌های ساخت واکسن گیاهی:
این متدها به دو گروه حمل مستقیم و غیرمستقیم ژن تقسیم می‌شوند.
حمل مستقیم ژن:
عبارت است از انتقال دی- ان- ای یا آر- ان- ای مورد نظر به درون سلول که با نام‌های تفنگ ژنی یا بمباران میکروذره‌ای هم شناخته میشود.
در این روش ژن را با طلا یا تنگستن می‌پوشانند، سپس ژن پوشش‌دار را در تفنگ ژنی قرار داده و با گاز هلیم فشار قوی آن را به سوی سلول شلیک می‌کنند. به دلیل سرعت بالای ژن پس از شلیک، به راحتی به سلول نفوذ می‌کند. از مزایای این متد، ادغام خوب ژن با ژنوم سلول و قابلیت استفاده روی انواع مختلف گیاهان را می‌توان نام برد.
حمل غیرمستقیم ژن:
این متد در ساخت واکسنهای گیاهی اثربخشی قابل توجهی نشان داده است. روش غیرمستقیم شامل به‌کار بردن باکتری‌ها و ویروس‌های گیاهی برای انتقال ژن است؛ این ارگانیسم‌ها به طور طبیعی به سلولهای گیاهی حمله‌ور شده و توانایی ادغام ژنوم خود با ژنوم گیاه را دارند.
معروف‌ترین باکتری‌های مورد استفاده در این متد آگروباکتریوم‌ها هستند.
به عنوان مثال، این متد قابلیت افزودن قطعه‌های بزرگ دی- ان- ای خارجی به درون پلازمید باکتری A.tumefaciens را فراهم می‌کند. روش حمل غیرمستقیم، فرایندی ساده و ارزان است که میزان تاثیر و کارآمدی بالایی نشان داده است؛ با این حال معایبی از جمله پروسه آهسته و میزان کم تولید پروتئین‌های مورد نظر دارد.
راه‌های افزایش بیان آنتی ژن در گیاهان:
برای غلبه بر مشکلات مرتبط با پایداری بیان ژن تراریخته، محققان از تکنیک آگروفیلتراسیون استفاده می‌کنند. در این تکنیک محلول حاوی باکتری گیاهی را فیلتر کرده و سپس با سرنگ آن را در قسمت‌های مورد نظر در گیاه وارد کرده، سپس با ورود ژنوم چندین باکتری به سلول گیاهی، ژن تراریخته آنها نیز وارد شده و بیان میشود.
ایمنی توسط تراریخته‌ها و ویروس ضعیف:
در سال‌های اخیر، با پیشرفت زیست‌شناسی مولکولی و بیوتکنولوژی، برنامه‌های واکسیناسیون پیشرفت‌های قابل ملاحظه‌ای داشته است. در این میان، تحقیق در زمینه واکسنهای گیاهی و فناوری استفاده از گیاهان تراریخته، برای تولید واکسنهای انسانی یا حیوانی توجه زیادی را به خود جلب کرده است. با این حال این پرسش‌ها مطرح است که ایا واکسنهای گیاهی مطمئن‌تر هستند یا واکسنهای جانوری؟ ایا واکسنهای گیاهی می‌توانند جایگزین مناسبی برای واکسنهای موجود باشند؟ به طور کلی کدام نوع واکسن می‌تواند مناسب‌تر و ایمن‌تر باشد؟
رشد روزافزون جمعیت جهان و ظهور مداوم بیماری‌ها، نیازمند توسعه واکسنهای جدید و کارآمدتری در برابر طیف وسیعی از بیماری‌ها است. واکسنهای معمولی در جهان به شدت مورد استفاده قرار می‌گیرند اما تولید آنها نیاز به هزینه بیشتر، زمان بیشتر و زیرساخت‌های بهتر دارد. بنابراین، ایده فناوری واکسن خوراکی گیاهی ظهور کرده است. امروزه گیاهان، تنها منبعی برای تولید غذا نیستند بلکه به عنوان راکتور زیستی هم شناخته می‌شوند. به این مفهوم که گیاهان به عنوان راکتور زیستی برای تولید پروتین‌های آنتی ژنی و واکسن اختصاصی برای مقابله با بیماری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
در این روش،
بخش بیماری‌زای عامل بیماری‌ها در تهیه واکسن استفاده نمی‌شود و تنها ژن رمزگردان پروتئین‌های آنتی ژن یک ویروس را شناسایی کرده و سپس به منظور تولید پروتئین مورد نظر، آن را وارد یک میزبان مناسب می‌کنند. استفاده از گیاهان در تولید واکسن‌ها هزینه‌ی تولید و نگه داری را کاهش می‌دهد. همچنین، خطر انتقال عوامل بیماری‌زایی انسانی و دامی یا خطر آلودگی با حلال‌های مورد استفاده در فراوری این ترکیبات را از بین میبرد. از دیگر مزایای واکسنهای گیاهی می‌توان به مصرف خوراکی بدون تزریق، کاهش هزینه تزریق و عدم نیاز به افراد متخصص، حذف خطر آلودگی در محل تزریق، پایداری محصول در دمای اتاق برای چند سال، حذف هزینه‌های تجهیزات سرمایی مانند یخچال، سهولت نگه‌داری در مناطق دور دست، کاهش ضایعات در اثر دما یا آلودگی احتمالی و هزینه‌ی پایین تولید اشاره نمود.
مقایسه اثربخشی واکسن‌ها:
در رابطه با مقایسه اثر بخشی واکسن‌ها شرایط و بیماری‌های مختلفی وجود دارند که برای هر بیماری اثرات متفاوتی وجود دارد. مثلا برای بیماری انفولانزا، واکسن گیاهی «QIV» به فاز 3 تحقیقاتی رسیده و مطالعات بالینی بر روی 2800 نفر، نشان داد که QIV می‌تواند جنبه‌های مختلف ایمنی؛ مانند ایمنی قوی‌‌تر در برابر سویه‌های جهش یافته نسبت به واکسنهای موجود ایجاد کند.
از معایب واکسنهای گیاهی می‌توان به زمان طولانی توسعه برای اجرای فناوری تولید، محدودیت تولید گیاه در گلخانه، باورهای منفی عموم جامعه در مورد محصولات تراریخته، مسائل مربوط به مالکیت معنوی و امکان القای حساسیت‌زایی حاصل از ترکیبات کمکی-خوراکی اشاره نمود. با این حال، فواید واکسنهای گیاهی بسیار بیشتر و این نوع واکسن‌ها در تولید محصولات ایمن‌تر، ارزان‌تر و در دسترس‌تر، امیدهای جدیدی به‌ویژه در کشورهای فقیر هستند اما هنوز تحقیقات و مطالعات بیش‌تری نیازمند انجام است.
مترجم: غزل رضازاده
ویراستار: رضا ولی پور
گردآورندگان: فاطمه عباس پور- علی صراط- فرحناز عطاللهی- محمد آقازاده سلطان احمدی
منابع:
منابع تصاویر:
