Дәріс № 21. Биотехнология және медицина

Биотехнологиялық әдiстермен өндiрiлген фармацевтикалық өнiмдердiң әлемдiк рыногы биотехнологиялық рыноктың жартысына жуығын құрайды.

Антибиотиктер. 80-жылдары антибиотиктер әлемдiк рыногының өсiмiнiң жылдық орта қарқыны 10-15% құрады, ал 1991 - 1998 жылдар жекелеген антибиотиктердiң топтары бойынша 20 % асып, 11-12% деңгейінде болған, хинолон ципрофлоксинды (ВАYЕR), кларитромицинды (USА), цефалоспорнды (НОFFMANN - Lа RОСНЕ) сату көлемi 1 млрд. доллардан асқан. Бүгiн антибиотиктердiң субстанцияларын өндiру үшiн ферментациялық қуаттылықтың едәуiр бөлiгi тоқтап тұр.

Иммунологиялық препараттар. Оларға емдеу, диагностикалық және вакциналар, емдеу сарысулар, анатоксиндер, иммуноглобулиндер, бактериофагтар, интерферондар, нормофлора препараттары, аллергендердi қосатын профилактикалық құралдар жатады. Мысал үшiн, қазiргi уақытта Ресейде иммунобиологиялық препараттардың 300 атауы сатып алынады және 500 жуық атауы өндiрiледi. Дүние жүзiнде тек ғылыми-зерттеу зертханаларымен қуатты өндiрiстiк базаның өзара әрекеттесетiн кешендерi сыртқы рынокқа сапалы және бәсекеге қабiлеттi өнiмдердi өндiредi. Елде iс жүзiнде иммунобиологиялық өнiмнiң толыққанды рыногының және өзiндiк өндiрiсiнiң жоқтығы, бiздiң әлемдiк рыноктарға шыға алмауымызға ғана емес, керiсiнше көп жылдарға әлеуеттi импорттаушылар болуымызға әкелiп соғады.

Биотехнологиялық қан препараттары. Қазiргi уақытта дамыған елдерде донорлық қан плазмасынан медициналық препараттарды алу өнiмдi В және С гепатитiнiң, ЖҚТБ жұқпалы аурулар антигендерiмен ғана емес, сонымен бiрге цитомегаловирус және Т-клеткалық лейкозбен жұқтырудың жолын кесетiн қатаң бақылау стандарттарымен реттеледi. Алайда осындай қан препараттарының өндiрiсi қазiргi уақытта осы заманғы талаптарына сай деп есептеуге болмайды, өйткенi сапалы қан препараттарының құрамында қабықсыз вирустар (гепатит А, паравирус В19 және басқалар) болуы мүмкiн. Салыстырмалы бiрде бiр мысалы жоқ вирустарды тасымалдауда қан факторларының рекомбинанттық концентраттары едәуiр қауiпсiз деуге болады. Қазiргi уақытта рекомбинанттық та, плазмалық та тазартылған қан факторларын өндiру жоқ. Экономикалық жағдай жұқпалы болуы мүмкiн қан препараттарының өндiрiсiнде стандарттау қағидаттарын жеткiлiктi шамада iске асыруға мүмкiндiк бермейдi.

Гендiк-инженерлiк дәрi-дәрмек препараттары. Бұл медициналық мақсаттар үшiн олардың синтезi мүмкiн емес немесе өте қиын табиғи биореттеуiштер және биологиялық белсендi заттар. Қазiргi уақытта гендiк-инженерлiк дәрi-дәрмек препараттарының өндiрiсi биотехнологиялық фарминдустрияда жетекшi сектор болып табылады. Жаңа биотехнологиялық өнеркәсiп өнiмдерiнiң әлемдiк рыногында үлесi 18% құрайтын, ақшалай 3 млрд. доллардан астам гендiк-инженерлiк инсулиннiң өндiрiсi ең iрi өндiрiс болып табылады. Соңғы жылдар iшiнде гормондық сипаттағы гендiк-инженерлiк дәрi-дәрмектер рыногында сауданың көш басы анемия, жүрек-қан тамырлары және онкологиялық ауруларды емдеу кезiнде қолданылатын түрлi модификациялары, рекомбинанттық эротропоэтин препараттары болған. Иммунодиагностикада, рак терапиясында және басқа да ауруларды емдеуде қолданыс тапқан моноклондық антиденелер (МАВ) әзiрленiп жатқан биотехнологиялық өнiмдер арасында жетекшi орын алады. Өте белсендi әзiрленiп жатқан гендiк-инженерлiк өнiмдер арасында цитокиндар тобының препараттары - интерлейкиндер бар, сондай-ақ антагонисттер рецепторлары интерлейкиндер. Бұл препараттар iсiк, жiтi асқыны, автоиммундық ауруларын, сондай-ақ қан ауруларының ауыр түрлерiн емдеу үшiн перспективтi.

Диагностикалық құралдар. Бактериологиялық және физико-химиялық талдауға негiзделген дәстүрлi диагностика әдiстерi иммунологиялық және ДНК - диагностикамен белсендi ауыстырылуда. Экспресс талдауды жүргiзу және соз аурулары, гепатит, ВИЧ, туберкулез және қатерлi iсiктi қоса ауруларды ерте кезеңiнде анықтау бойынша препараттарды және жабдықтарды жасау саласындағы зерттеулер тез қарқынмен дамуда. Өзiнiң барлық қолданылу мерзiмi (18 ай) iшiнде адамның сiлекейiн талдау бойынша оның бойында ВИЧ антиденелерiнiң барын көрсетуге қабiлеттi экспресс анализаторлар сынақтан өтуде. Өте қарапайым талдаудың нәтижесi 20 минуттан кейiн дайын, оның нақтылығы - 99,6 %.

Биосенсорлар мен биочиптер. "Биосенсор" деген терминдi айқындайтын компоненттiң болуын тiкелей ден қоятын биологиялық материал: ферменттер, тiндер, бактериялар, ашытқы, антигендер/антиденелер, липосомалар, органеллалар, рецепторлар, ДНК бар сезiмдi қабат бұл компоненттiң шоғырлануымен функционалды байланысты дабылды шығаратын құрылғыны түсiну қажет. Конструкциялық түрде биосенсор бiр-бiрiмен тығыз байланыстағы екi биохимиялық және физикалық түрлендiргiш немесе трансдьюсерден тұратын құрамдас құрылғы. Рынок көлемi бойынша шамамен 70 млрд. долларды құрайды, мұнда биосенсорлар үлесi 20 % артық және үнемi өсуде. Қазiргi уақытта биосенсорлардың бiрнеше түрлерi бар. Бұл хеми және биолюминестенция негiзiндегi ферменттiк электродтар, ферменттiк микрокалоритмдiк датчиктер және биодатчиктер. Биологиялық микрочиптер - әртүрлi биохимиялық талдауларды жүргiзу үшiн кiшкентай құрылғылар. Бұл талданатын нұсқалар құрамындағы кез келген заттармен өзара әрекеттесе алатын реакцияға қабiлеттi агенттер жиi салынған микропластинкалар. Бұл құралдар гендер мен оның өнiмдерiнiң өзара жiңiшке реттеуiн зерттеу үшiн молекулалық биологияның iргелi мiндеттердiң бiрi болып табылады. Қазiргi уақытта әртүрлi фирмалардың бағдарламалық қамтамасыз етуiмен нейлондық мембраналар - микроорганизмдердiң, өсiмдiктердiң, сүтқоректiлердiң және адамның гендерiмен сүзгiштерге негiзделетiн ДНК-микрочиптерге қол жеткiзiлдi. Күрделi жұмыс белоктық микрочиптердi әзiрлеуде тұр. Белоктық микрочиптердi жасау үлкен инвестицияларды тартады. Жаңа ғылым - протеомика - белоктарды зерттеуге, олардың тiрi организмдердегi синтезiне, олардың өзара әрекеттесуiне және күрделi қатынастарға арналған. Молекулалық технология институтының ғалымдары әртүрлi заттарды жылдам және өте нақты айқындауға мүмкiндiк беретiн биочиптер - тест-жүйелердi ойлап шығарды. Биочип - ондаған көзбен әрең көрiнетiн әрқайсысының диаметрi 100 микроннан кем жартылай сфералық гидрогендiк ұяшықтар салынған үлкен емес әйнектен жасалған пластинка. Оларда талданатын ерiтпелерде бар заттардың молекулаларын iрiктеп байланыстыратын функционалдық жағдайдағы биологиялық белсендi макромолекулалар химиялық байланған. Кейбiр аурулардың бастапқы кезеңдерiнде белоктар қатарында аздаған өзгерiстер болып жатады. Ресейлiк және Француз ғалымдары бұл өзгерiстердi табуға және талдауға қабiлеттi аппаратураны жасауда. Соңғы жылдары ДНК технологияларының - чиптердiң дамуымен қатты жазықтарда айқын молекулалардың селективтiк сорбция процестерi детекцияның физикалық әдiстерiн қолданатын ДНК-сенсорлар деп аталатын чиптерi кеңiнен қолданыла бастады. ДНК-сенсор жоғары сезiмдi, шағын көлемдi, кiшi көлемде өлшеудiң байланыссыз әдiсiн iске асырады және орындауда арзан болуы мүмкiн.

Белсендi заттар және өсiмдiк тектес өнiмдер биотехнологиясы. Өсiмдiк тектес биологиялық белсендi заттар химиялық синтезi iс жүзiнде мүмкiн емес шексiз әртүрлi материалдарды ұсынады. Өсiмдiк тектес өнiмдердiң ауқымды тұтынушылары тамақ өнеркәсiбi және сусындар болып қалып отыр және 2003 жылға олардың тұтынушылығы 560 млн. долларды құрады. Мысал үшiн, Ресейде қазiргi уақытта женьшень және қызғылт родиола клеткаларының биомассасы негiзiнде медициналық және парфюмерлiк препараттардың шығарылуы жүзеге асырылуда. Өсiмдiк клеткалары дақылдарын пайдалануымен биологиялық белсендi және дәрiлiк препараттарды алу, әлден кең таралып, үлкен перспективаларға уәде беруде.

Биологиялық белсендi қоспалардың (ББҚ) биотехнологиясы. Бұл өнiмдi әр елде әртүрлi жiктейдi. Қазақстанда ол 3 топтан тұрады: парафармацевтика - дәрi-дәрмекке жақын заттар; нутрицевтика - сауықтыру қоспалары қосылған азық-түлiк өнiмдерi; витаминдiк-минералдық кешендер.

Өсiмдiк және жануар шикiзатынан көрсетiлген барлық ББҚ топтарын химиялық экстракциямен де, биотехнологиялар көмегiмен де алады. ББҚ рынокқа шығару дәрi-дәрмек және диагностикалық препараттар шығару сияқты рұқсат беру рәсiмдерiн талап етпейдi, бұл өндiрiстiң тартымдылығын және iс жүзiнде барлық ең iрi фармацевтикалық және биологиялық фирмалардың қатысуын шарттайды. Қазiргi уақытқа осы заманғы адамның тамақтану құрылымы бойынша жиналған деректер тағамның ауыстырылмас құрылымдық бөлiктерiн жеткiлiксiз тұтынудың кең тарағанын көрсеттi. Ұсынылатын тұтыну нормаларын ескере отырып қазiргi адамның рационын оңтайландыру денсаулыққа зиян келтiрместен табиғи азық-түлiк өнiмдерiн тұтынуды қарапайым жолмен ұлғайтуға қол жеткiзу мүмкiн емес, бұл жаңа тәсiлдер мен шешiмдердi қажет етедi. Мұндай тәсiлдердiң бiрi тағамға поливитамин, витаминдiк-минералдық қоспалар және өсiмдiк кешендер түрiнде табиғи биологиялық белсендi заттардың биологиялық белсендi қоспалары болып табылады. Азық-түлiк өнiмдерi өндiрiсiнiң көлемiн ұлғайтудан гөрi организмдi тапшы заттармен қосымша қамтудың тез және қол жетерлiк қажеттiлiгi туралы шешiм сұранып тұрғандай. Осындай ролдi бүкiл дүние жүзiне тараған әртүрлi фармацевтикалық түрдегi (тұнбалар, экстракттар, бальзамдар, шырындар, концентраттар, изоляттар, ұнтақтар, дәрiлер, капсулалар және т.б.) не биологиялық белсендi заттар қосылған азық-түлiк өнiмдер түрiндегi тамақ iшу кезде тағамға салынатын биологиялық белсендi қоспалар (ББҚ) орындауы тиiс. Халықтың тамақтануы мен денсаулығын жақсартудың осы жолы биоорганикалық химия мен биотехнологияның (толық және сапалы заттарды бөлу), нутрициология мен фармакологияның (организмде биологиялық белсендi заттардың iс-әрекетi мен айналдыру тетiгiнiң мағынасын ашу) тиiмдiлiгiне негiзделген.