اغلب محصولاتی که در درمان و تشخیص بیماری‌ها نقش دارد، در حوزه بیوتکنولوژی پزشکی قرار میگیرند. این حوزه از تلفیق بیوتکنولوژی و پزشکی، از سلول‌های زنده و مواد زیستی برای تولید محصولات تشخیصی و دارویی بهره می‌برد. به عنوان مثال، واکسن‌ها و داروهای ضدویروسی برای پیشگیری و درمان کووید-19 توسط متخصصان این حوزه توسعه یافتند. دامنه این حوزه از بیوتکنولوژی تنها به کشف دارو محدود نمی‌شود. پزشکی شخصی‌سازی شده، پزشکی بازساختی و ژن‌درمانی نیز جزئی از بیوتکنولوژی پزشکی هستند. در ادامه این مقاله از هینا آکادمی جزئیاتی از این رشته ارائه شده است.

پزشکی شخصی‌سازی شده به ارائه مراقبت‌های بهداشتی اختصاصی برای هر بیمار، بر اساس ویژگی های ژنتیکی وی، می‌پردازد. ژنتیک فرد می‌تواند بر سلامت و علائم بیماری‌ها تأثیرگذار باشد. این نوع درمان بر شناسایی تغییرات ژنتیکی که ممکن است عملکرد سلول‌های بدن را مختل کند، استوار است. برای مثال از این روش برای درمان انواع مختلف سرطان میتوان استفاده کرد. با مقایسه DNA طبیعی با DNA بیمار سرطانی، می‌توان جهش‌هایی که باعث بروز سرطان شده‌اند را شناسایی کرد. بر اساس پروفایل ژنتیکی بیمار، پزشکان می‌توانند تصمیم بگیرند که چه درمانی برای آن سرطان خاص مناسب تراست.

ژن‌درمانی شامل ترمیم یا جایگزینی ژن‌های معیوب با نسخه سالم میباشد. ژن‌های جهش‌یافته، پروتئین‌های معیوبی تولید می‌کنند که قادر به انجام عملکردهای ضروری برای بدن نیستند. بیماری‌های ناشی از جهش‌ها می‌توانند تهدیدکننده زندگی باشند. بنابراین، اصلاحات هدفمند در ژن‌های معیوب انجام می‌شود. در بسیاری از موارد، ممکن است ژن‌های معیوب با استفاده از تکنولوژی خاموش‌سازی RNA خاموش شوند. انواعی از داروهایی که حاوی RNA برای خاموش‌سازی ژن‌های معیوب هستند، توسط سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) تأیید شده‌اند. تکنولوژی CRISPR/Cas9 نیز تکنیک دیگری است که در ژن‌درمانی میتواند به کار گرفته شود.

تاریخچه زیست فناوری پزشکی

بیوتکنولوژی پزشکی تاریخچه جدایی از بیوتکنولوژی ندارد. اما میتوان گفت پس از کشف پنی سیلین در ۱۹۲۸  انقلابی در درمان بیماری های عفونی رخ داد که آغاز عصر آنتی بیوتیک ها را منجر شد. در دهه هفتاد میلادی و با توسعه تکنیک های مهندسی ژنتیک  امکان دست ورزی در ژنوم ایجاد شد که البته راه زیادی تا استفاده به عنوان یک درمان پزشکی داشته و هنوز هم دارد.  از دست آورد های مهم بیوتکنولوژی پزشکی می‌توان به تولید انسولین انسانی اشاره کرد که سالانه جان افراد زیادی را که به دیابت مبتلا هستند نجات میدهد.اما با پیشرفت دیگر تکنولوژی ها ، زیست فناوری هم تحولات زیادی داشت که به برخی از آنها به اختصار اشاره شده :

1.  ژن‌درمانی: ژن‌درمانی روشی است که در آن ژن‌های معیوب جایگزین یا اصلاح می‌شوند تا بیماری‌های ژنتیکی درمان شوند.
2. پزشکی شخصی‌سازی‌شده: با پیشرفت فناوری، پزشکی شخصی‌سازی‌شده به واقعیت پیوسته است. این روش به پزشکان اجازه می‌دهد تا درمان‌های اختصاصی را برای هر بیمار بر اساس ویژگی‌های ژنتیکی و بیولوژیکی او طراحی کنند.
3. مهندسی سلول‌های بنیادی: سلول‌های بنیادی پتانسیل بالایی برای درمان بیماری‌های مختلف دارند. مهندسی سلول‌های بنیادی به دانشمندان اجازه می‌دهد تا این سلول‌ها را برای تولید بافت‌های جدید و درمان بیماری‌هایی مانند پارکینسون و آلزایمر پرورش دهند.

 آینده بیوتکنولوژی پزشکی

آینده بیوتکنولوژی پزشکی بسیار امیدوارکننده است. برخی از حوزه‌هایی که انتظار می‌رود در آینده شاهد پیشرفت‌های چشمگیری باشند عبارتند از:

• پیشگیری و درمان سرطان: توسعه درمان‌های هدفمند و ایمنی‌درمانی برای درمان انواع مختلف سرطان، توسعه واکسن ها علیه انواع سرطان
• درمان بیماری‌های نادر: توسعه درمان‌های جدید برای بیماری‌های نادر که تاکنون درمان مؤثری برای آن‌ها وجود نداشته است
• تولید اندام‌های مصنوعی: استفاده از مهندسی بافت برای تولید اندام‌های مصنوعی و پیوند آن‌ها به بیماران
•  افزایش طول عمر: کشف راه‌های جدید برای افزایش طول عمر سالم و کاهش اثرات پیری

اصول و تکنیک های زیست فناوری

بیوتکنولوژی پزشکی مجموعه ای از اصول و تکنیک هایی را در بر می گیرد که از فرآیندهای بیولوژیکی برای پیشرفت های پزشکی استفاده می کند. در اینجا به برخی از این موارد می‌پردازیم:

1. فناوری DNA نوترکیب : مولکول‌های DNA را از گونه‌های مختلف ترکیب کرده و آن‌ها را درون موجودات میزبان وارد می‌کند تا ترکیبات ژنتیکی جدیدی ایجاد شود از مهمترین دستاوردهای این تکنولوژی می توان به تولید انواع فراورده های نوترکیب از جمله آنتی بادی های مونوکلونال که برای اهداف دارویی و یا تشخیصی کاربرد دارند، نام برد.
2. ویرایش ژنوم: فناوری های ویرایش ژنوم از جمله کریسپر به دانشمندان اجازه می‌دهد تا بخش های مورد نظر در ژنوم موجود زنده را ویرایش کنند .
3. تکنولوژی های توالی یابی: برای شناسایی بیماری‌هایی مانند سرطان سینه و آلزایمر از طریق جهش‌های ژنی استفاده می‌شود.
4. تحقیقات سلول‌های بنیادی:  به دنبال رشد سلول‌های بنیادی در محیط آزمایشگاهی برای بازگرداندن احتمالی سلامت به بیماران مبتلا به بیماری‌ها است.
5. تکنولوژی های دارورسانی هدفمند: به منظور اثرگذاری هرچه بیشتر و جلوگیری از بروز عوارض جانبی داروها، توسعه روش های هدفمند دارورسانی بسیار حایز اهمیت می باشد.

محصولات بیوتکنولوژی پزشکی

• آنتی‌بیوتیک‌ها

آنتی‌بیوتیک‌ها نوعی از محصولات ضدمیکروبی هستند که برای درمان و پیشگیری از عفونت‌های باکتریایی استفاده می‌شوند. آنتی‌بیوتیک‌ها می‌توانند باکتری‌ها را از بین ببرند یا رشد آن‌ها را مهار کنند. اگرچه هدف اصلی آنتی‌بیوتیک‌ها باکتری‌ها هستند، اما برخی از آن‌ها بر روی سلول های یوکاریوتی از جمله  قارچ‌ها، پروتوزوآ و حتی سلول های پستانداران و … اثر کشندگی دارند. با این حال، آنتی‌بیوتیک‌ها به ندرت بر ویروس‌ها تأثیر می‌گذارند. مکانیسم اصلی عملکرد آنتی‌بیوتیک‌ها، تداخل با ساختار دیواره سلولی باکتری‌ها یا انگل‌ها یا جلوگیری از تکثیر آن‌ها است.

اولین آنتی‌بیوتیک، پنی‌سیلین، توسط الکساندر فلمینگ در سال ۱۹۲۸ کشف شد. تا به امروز، انواع مختلفی از آنتی‌بیوتیک‌ها کشف و به طور گسترده در پزشکی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. علاوه بر ترکیبات طبیعی، آنتی‌بیوتیک‌های سنتزی نیز تجاری‌سازی شده‌اند. اولین آنتی‌بیوتیک سنتزی، آرسفنامین، توسط آلفرد برتایم و پل اهرلیش در سال ۱۹۰۷ ساخته شد. اولین داروی ضدباکتری فعال سیستمیک، پرونتوسیل بود که توسط گرهارد دوماک در سال ۱۹۳۳ کشف شد و وی در سال ۱۹۳۹ جایزه نوبل پزشکی را دریافت کرد.

آنتی‌بیوتیک‌ها عمدتاً برای درمان و پیشگیری از عفونت استفاده می‌شوند. آن‌ها می‌توانند برای درمان عفونت‌های باکتریایی، عفونت‌های پروتوزوایی و تعدیل سیستم ایمنی استفاده شوند. همچنین می‌توان از آن‌ها برای پیشگیری از عفونت‌های پس از جراحی و دندانپزشکی استفاده کرد.

• پروتئین‌های نوترکیب

پروتئین‌های نوترکیب پیشرفت‌های مهمی را در بیوتکنولوژی پزشکی فراهم کرده‌اند. آن‌ها نه تنها در تحقیقات زیست‌پزشکی بلکه در درمان به عنوان دارو نیز استفاده می‌شوند. اولین پروتئین نوترکیب مورد استفاده در درمان، انسولین انسانی نوترکیب در سال ۱۹۸۲ بود. صنعت پروتئین نوترکیب به سرعت رشد کرده است. تا به امروز، بیش از ۱۳۰ پروتئین نوترکیب توسط سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) برای استفاده بالینی تأیید شده است. با این حال، بیش از ۱۷۰ پروتئین نوترکیب در سراسر جهان تولید و در پزشکی استفاده می‌شود.

پروتئین‌های نوترکیب مورد استفاده در کلینیک شامل هورمون‌های نوترکیب، اینترفرون‌ها، اینترلوکین‌ها، فاکتورهای رشد، فاکتورهای نکروز تومور، فاکتورهای انعقاد خون، داروهای ترومبولیتیک و آنزیم‌ها برای درمان بیماری‌هایی مانند دیابت، کوتولگی، سکته قلبی، نارسایی قلبی احتقانی، سکته مغزی، ام اس، نوتروپنی، ترومبوسیتوپنی، کم‌خونی، هپاتیت، آرتریت روماتوئید، آسم، بیماری کرون و درمان‌های سرطان است.

• واکسن‌ها

واکسن یک محصول بیولوژیک است که هدف آن ایجاد ایمنی اکتسابی برای یک بیماری خاص است. به طور کلی، یک واکسن حاوی کل پاتوژن بیماری‌زا به عنوان یک پاتوژن ضعیف شده یا کشته شده یا فقط سموم یا پروتئین‌های سطحی آن‌ها است. این عوامل به طور فعال سیستم ایمنی میزبان را تحریک می‌کنند که سپس یک پاسخ محافظتی در برابر این عوامل تولید می‌کند.

• درمان با سلول‌های بنیادی

درمان با سلول‌های بنیادی، به عنوان یکی از چهار رکن اصلی علم پزشکی، روش‌های درمانی پیشرفته‌ای را برای بیماری‌های تحلیل‌برنده (دژنراتیو) و همچنین برخی اختلالات ژنتیکی ارائه می‌دهد. در ابتدا، از مغز استخوان به عنوان منبع سلول‌های بنیادی خونساز (HSC) استفاده می‌شد. تا به امروز، سلول‌های بنیادی مورد استفاده شامل سلول‌های بنیادی خونساز (HSC)، سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSC)، سلول‌های بنیادی عصبی، سلول‌های بنیادی اپیدرم، سلول‌های پیش‌ساز اندوتلیال، سلول‌های بنیادی لیمب، سلول‌های بنیادی جنینی (ESC) و سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSC) می‌شوند.

استفاده از این سلول‌ها در کارآزمایی‌های بالینی حدود ۱۰ سال پیش به طور چشمگیری افزایش یافت. طبق اظلاعات موجود در وبسایت clinicaltrials.gov، بیش از ۵۰۰۰ کارآزمایی بالینی از سلول‌های بنیادی برای درمان بیش از ۵۰ بیماری مختلف استفاده می‌کنند و از سال ۲۰۱۰ به بعد، تقریباً ۱۲ محصول مبتنی بر سلول‌های بنیادی برای درمان تأیید شده‌اند که برخی از آن‌ها به عنوان داروهای سلول‌های بنیادی شناخته می‌شوند.

بازار کار در بیوتکنولوژی پزشکی

بازار کار در بیوتکنولوژی پزشکی زمینه‌های فعالیت متنوعی را ارائه می‌دهد که بازتابی از کاربردهای گسترده و پیشرفت‌های سریع این صنعت است:

• تحقیق و توسعه: پژوهشگران در حوزه های مختلف همچون تولید فراورده های نوترکیب، ژن‌درمانی، تکنولوژی های ویرایش ژنوم مانند  CRISPR ، سلول های بنیادی و ….بر توسعه درمان‌ها و فناوری‌های جدید تمرکز دارند.
• تولید و ساخت: شامل متخصصان بیومهندسی و دانشمندان توسعه فرآیند که بر تولید داروهای زیستی نظارت دارند و استانداردهای کیفیت را تضمین می‌کنند.
• کارهای بالینی و آزمایشگاهی: موقعیت‌هایی مانند تکنولوژیست‌های آزمایشگاه پزشکی، تکنسین‌های زیستی و میکروبیولوژیست‌ها که بر انجام آزمایش‌ها و تحلیل نمونه‌های زیستی تمرکز دارند.
• نظارت و تطابق با مقررات: حرفه‌هایی که در تضمین رعایت استانداردهای فدرال، ایالتی و صنعتی فعالیت می‌کنند، که برای ایمنی و اثربخشی محصولات حیاتی است.
• فروش و بازاریابی: نقش‌هایی در ترویج محصولات و خدمات بیوتکنولوژیکی به ارائه‌دهندگان خدمات بهداشتی و مصرف‌کنندگان.

ورود به رشته زیست فناوری پزشکی

در ایران از طریق کنکور وزارت بهداشت و درمان میتوان وارد رشته زیست فناوری پزشکی شد. این رشته در مقطع ارشد و دکتری ارائه می‌شود. فارغ‌التحصیلان رشته های زیر می‌توانند متقاضی شرکت در کنکور زیست فناوری پزشکی باشند :

1. کلیه کارشناسی های علوم پزشکی
2. کارشناسی زیست شناسی همه گرایشها
3. مهندسی زیست فناوری کشاورزی
4. بیوتکنولوژی
5. علوم آزمایشگاهی
6. علوم آزمایشگاهی دامپزشکی
7. علوم تجربی
8. دکترای عمومی پزشکی
9. داروسازی
10. دامپزشکی
11. کارشناسی و کارشناسی ارشد (داروسازی خارج از کشور)

با اینحال فعالیت و پژوهش در حوزه زیست فناوری پزشکی تنها از طریق پذیرش در این رشته نمی باشد و دانشجویان و پژوهشگران مشغول در هر یک از مقاطع تحصیلات تکمیلی رشته های مرتبط مانند زیست فناوری (بدون گرایش)، سلولی- مولکولی، ژنتیک، دارو سازی، سلول های بنیادی و حتی پزشکی با تقویت دانش مربوطه و یادگیری تکنیک های ضروری می توانند در این حوزه فعالیت داشته باشند.