دانلود پاورپوینت اصول مهندسی پروتئین و کاربرد آن در داروسازی

مهندسی پروتئین یک حوزه علمی میان‌رشته‌ای است که بر طراحی، ساخت و تولید پروتئین‌های جدید با ویژگی‌های ساختاری یا عملکردی مورد نظر یا بهبود ویژگی‌های پروتئین‌های موجود تمرکز دارد. هدف اصلی این تکنیک، استفاده از درک ما از رابطه بین ساختار و عملکرد پروتئین برای خلق ابزارهای بیولوژیکی و دارویی پیشرفته است.

مهندسی پروتئین اصولاً بر دو رویکرد اصلی بنا شده است: طراحی عقلانی (Rational Design) و جهش‌زایی هدایت‌شده (Directed Evolution). در رویکرد طراحی عقلانی، محققان با استفاده از دانش ساختار سه‌بعدی و مکانیسم عمل پروتئین، تغییرات هدفمندی را در ژن آن پروتئین اعمال می‌کنند تا ویژگی‌های خاصی مانند پایداری حرارتی، اتصال به یک لیگاند خاص یا فعالیت آنزیمی آن را بهبود بخشند. این روش نیازمند درک عمیق از بیوشیمی پروتئین است و اغلب از ابزارهای محاسباتی پیشرفته برای مدل‌سازی استفاده می‌شود. در مقابل، جهش‌زایی هدایت‌شده یک فرآیند تقلید از تکامل طبیعی است که در محیط آزمایشگاه انجام می‌شود؛ در این روش، کتابخانه‌های بزرگی از واریانت‌های پروتئینی به‌صورت تصادفی یا نیمه‌تصادفی تولید می‌شوند و سپس با استفاده از روش‌های غربالگری یا انتخابی با توان بالا، واریانت‌هایی که ویژگی مورد نظر را دارند، جداسازی و تکثیر می‌شوند. جهش‌زایی هدایت‌شده نیازی به دانش قبلی از ساختار ندارد و می‌تواند پروتئین‌های بهینه شده را سریع‌تر شناسایی کند. در نهایت، هر دو رویکرد با هدف تغییر توالی اسیدهای آمینه و در نتیجه تغییر ساختار سه‌بعدی و عملکرد پروتئین، به کار گرفته می‌شوند.

کاربردهای مهندسی پروتئین در زمینه داروسازی بسیار گسترده و حیاتی است و این تکنیک سنگ بنای بسیاری از داروهای بیولوژیک مدرن (بیوفارماسیوتیکال‌ها) محسوب می‌شود. یکی از مهم‌ترین کاربردها، بهبود پایداری و حلالیت پروتئین‌های درمانی است؛ بسیاری از پروتئین‌های تولید شده برای مصارف دارویی، در محیط بدن یا در طول فرآیند فرمولاسیون ناپایدار هستند، اما با استفاده از مهندسی پروتئین می‌توان توالی اسیدهای آمینه را به نحوی تغییر داد که مقاومت پروتئین در برابر گرما، pH یا تجزیه آنزیمی افزایش یابد و طول عمر مفید آن در بدن بیشتر شود. کاربرد کلیدی دیگر، افزایش اتصال و اختصاصیت (Specificity) داروها است؛ به‌عنوان مثال، در تولید آنتی‌بادی‌های مونوکلونال (Mabs) که ستون فقرات درمان‌های هدفمند سرطان و بیماری‌های خودایمنی هستند، مهندسی پروتئین امکان بهینه‌سازی ناحیه اتصال آنتی‌بادی به آنتی‌ژن هدف را فراهم می‌کند تا پیوند قوی‌تر و اختصاصی‌تری ایجاد شود و عوارض جانبی ناشی از اتصال به بافت‌های غیرهدف کاهش یابد.

مهندسی پروتئین همچنین نقشی اساسی در توسعه نسل جدیدی از داروهای نوآورانه ایفا می‌کند که پیش از این امکان‌پذیر نبودند. یکی از نمونه‌های بارز، طراحی آنزیم‌های درمانی است که می‌توانند برای تجزیه مواد مضر در بدن یا جایگزینی عملکرد آنزیم‌های نقص‌دار در بیماری‌های متابولیک استفاده شوند. با مهندسی این آنزیم‌ها، می‌توان کارایی آن‌ها را افزایش داد، ویژگی‌های فارماکوکینتیک (مانند جذب و دفع در بدن) آن‌ها را بهبود بخشید و پاسخ ایمنی بدن در برابر آن‌ها را کاهش داد. علاوه بر این، مهندسی پروتئین امکان تولید پروتئین‌های الحاقی (Fusion Proteins) را می‌دهد که در آن‌ها، دو یا چند دومین پروتئینی با عملکردهای مختلف به هم متصل می‌شوند تا یک مولکول جدید با قابلیت‌های دوگانه ایجاد شود؛ به‌عنوان مثال، اتصال یک آنتی‌بادی به یک سم پروتئینی برای هدف قرار دادن سلول‌های سرطانی (Immunotoxins). همچنین، این روش در طراحی واکسن‌های نوترکیب، ساختاردهی پروتئین‌های دارویی برای عبور بهتر از موانع بیولوژیکی مانند سد خونی-مغزی، و توسعه زیست‌حسگرهای مبتنی بر پروتئین برای تشخیص بیماری‌ها، به‌طور گسترده‌ای به کار می‌رود و در حال تغییر چشم‌انداز آینده داروسازی است.