ลักษณะวิกฤติของการผลิตพลาสมิดดีเอ็นเอสำหรับการรักษายีน

Abstract

พลาสมิดเป็น DNA วงแหวนสายคู่ที่นอกเหนือจากโครโมโซมวงใหญ่อยู่ในเซลล์ของแบคทีเรีย พลาสมิดนอกจากใช้เป็นพาหะในการถ่ายยีนในจุลินทรีย์ด้วยกันแล้ว ยังสามารถใช้ถ่ายยีนเข้าสู่เซลล์สัตว์เพื่อการรักษายีนที่บกพร่อง เช่น รักษาโรคพันธุกรรมฆ่าเซลล์มะเร็ง (cancer therapy) หรือเพื่อกระตุ้นให้สร้างระบบภูมิคุ้มกันโดยการใช้ DNA vaccine ซึ่งทั้งสองตัวอย่างหลังนี้เป็นเทคโนโลยีล่าสุด พลาสมิดใช้ได้ง่ายโดยวิธีการฉีดสารละลายพลาสมิดบริสุทธิ์เข้าเนื้อเยื่อร่างกาย เมื่อเทียบกับการใช้ไวรัสเป็นพาหะในการถ่ายยีนซึ่งอาจจะก่อให้เกิดปัญหา เช่น การสร้างระบบภูมิคุ้มกันเพื่อทำลายไวรัสตัวพายีน การผลิตพลาสมิดในระดับอุตสาหกรรมทำได้ง่ายกว่าการผลิตไวรัส ปัจจุบันกำลังมีการทดลองใช้พลาสมิด สำหรับรักษายีน โดยเฉพาะอย่างยิ่งรักษามะเร็งและการทำ DNA vaccine ในระดับคลินิกมากกว่า 50 แห่ง ทั่วโลกประกอบกับความสำเร็จของ human genome project เพื่อที่จะหาลำดับเบสของดีเอนเอมนุษย์ ส่งผลให้มีความคาดหวังที่จะรักษาโรคพันธุกรรมต่าง ๆ โดยวิธีการักษาจีน ดังนั้น มีความจำเป็นที่จะต้องผลิตพลาสมิดบริสุทธิ์ให้ได้ปริมาณมากพอกับความต้องการ ปัจจุบันยังไม่มีกระบวนการผลิตที่เป็นการค้า ขั้นตอนการผลิตทำได้โดยการโคลนพลาสมิดที่มี therapeutic gene ใน E. coli แล้วเพาะเลี้ยง โดยวิธีการหมัก (aerobie fermentation) ต่อจากนั้นเป็นขั้นตอนการสกัดโดยใช้การ lysis reactor ชนิดที่เป็นถังกวน (stirred tank) ขั้นตอนการสกัดประกอบด้วย การแขวนลอยเซลล์ในบัฟเฟอร์ การสลายเซลล์ โดยการใช้ด่างแก่ และการตกตะกอนโปรตีนและเศษของเซลล์ กระบวนการดังกล่าวทำในถังกวน ดังนั้นการผสม (mixing) จึงเป็นปัจจัยที่สำคัญและต้องทำในสภาวะที่เหมาะสม ความจริงแล้วข้อจำกัดมีมาก เช่น คุณสมบัติของ lysate ซึ่งเป็นสารเหลวที่ viscoelastic เวลสของการทำปฏิกิริยา อุณหภูมิต้องเหมาะสมเพื่อให้ได้พลาสมิดที่ดีทั้งปริมาณและคุณภาพ สภาวะที่เหมาะสมในการสกัดพลาสมิด วิธีการ ขั้นตอน รวมทั้งการออกแบบ และพัฒนาปฏิกรณ์ชีวภาพ