طراحی و ساخت سازه خاموشی ژن کدئینون ردوکتاز(codeinone reductase) با تکنیک rnai و انتقال آن به گیاه داروییpapaver somniferum l.

هزاران سال است که از گیاهان به عنوان منشأ دارو استفاده می شود. سازمان بهداشت جهانی تخمین زده است که امروزه بیش از 80 درصد مردم جهان هنوز از داروهای گیاهی برای درمان بیماری-ها استفاده می کنند. متابولیت های ثانویه از جمله اقتصادی ترین مواد در فرآیند تولید دارو، مواد معطر، رنگدانه ها، افزودنی های غذایی و آفت کش ها هستند. هر ساله تکنیک های متفاوتی برای افزایش بیومولکول ها در گیاهان دارویی به وجود می آید. زیست فن آوری ابزاری مهم برای افزایش بهره وری از گیاهان دارویی با روش هایی مثل باززایی در شرایط درون شیشه ای و انتقال ژنتیکی است. امروزه با بکارگیری انتقال ژن و روش های مهندسی ژنتیک، تولید گیاهان تراریخت با برتری های متعدد از جمله در خصوصیات مربوط به رشد، عملکرد، کیفیت غذایی بالاتر و مقاومت به آفات و بیماری ها و علف کش ها امکان پذیر شده است. از طرفی پیشرفت در کشت بافت همراه با فن های مهندسی ژنتیک و به ویژه فن تراریخت کردن گیاهان راه جدیدی برای تولید مقدار بالای ترکیبات دارویی و سایر ترکیبات مفید فراهم کرده است. یکی از مهمترین گیاهان دارویی دنیا خانواده papaverace می باشد که قابلیت تولید آلکالوئیدهای دارویی مهمی را دارند. تیره خشخاش دارای 23 جنس و 200 گونه است که از این میان جنس papaverو گونه papaver somniferum دارای اهمیت زیادی می باشد. خصوصیات دارویی این گونه مربوط به قابلیت تولید و بیوسنتز گروهی از آلکالوئیدهای بنزوفنانتریدین از زیر گروه آلکالوئیدهای بنزوایزوکوئینی می باشد. آلکالوئیدهای بنزوایزوکوئینی گروه متنوعی از ترکیبات ازت دار هستند که پراکنش تاکسونومی محدودی در بین گیاهان دارند. بیش از 100 آلکالوئید مختلف از پیش ماده اولیه ال- تیروزین و ماده حدواسط مرکزی اس رتیکولین ساخته می شوند که مهمترین این مواد تبائین، سانگوئینارین، کدئین و مرفین هستند. مرفین به همراه مواد شیمی درمانی دیگر نظیر وین کریستین، وین بلاستین و کامپتوتسین از آلکالوئیدهای مهم تجاری شده هستند که از این گیاه استخراج می شوند. بسیاری از این آلکالوئیدها دارای خصوصیات و فعالیت مهم دارویی می باشند و برخی نیز به عنوان دارو مورد استفاده قرار می-گیرند، به عنوان مثال می توان به مسکن هایی نظیر مرفین و کدئین، آنتی بیوتیک هایی مانند سانگواینارین با خاصیت ضدمیکروبی و ضدالتهابی، نوسکاپین ها با خاصیت ضدسرفه و ضدتوموری، پاپاورین به عنوان گشادکننده رگ ها و توبوکورارین شل کننده عضلات اشاره نمود. سنتز شیمیایی این ترکیبات ارزشمند به دلیل ساختار پیچیده شان بسیار سخت است. بنابراین گیاهان وحشی یا اهلی به عنوان تنها منبع تجاری تامین کننده این ترکیبات مورد توجه می باشند (حسینی و همکاران، 1387). جداسازی ژن های موثر در بیوسنتز مرفین جهت بهبود مهندسی متابولیک گیاه خشخاش و تولید آلکالوئیدهای ویژه اهمیت زیادی دارد. یکی از توانایی های ارزشمند استفاده از مهندسی ژنتیک، دستورزی مسیرهای بیوسنتتیک سلول گیاه و هر یک از متابولیت ها می باشد. میزان تولید مواد آلکالوئیدی مختلف را می توان با استفاده از دستورزی ژنتیکی آنزیم های کلیدی شرکت کننده در مسیر متابولیکی تولید مرفین و کدئین تغییر داد. کدئین آلکالوئیدی است که به طور طبیعی از خشخاش برداشت می شود، اما90 تا 95 درصد از کدئین سنتزی از مرفین با فرایندهای نیمه سنتزی به دست می آید. از کدئین برای داروهای نارکوتیک از قبیل دی هیدروکدئین (dihydrocodeine) و هیدروکدن (hydrocodone) نیز استفاده می شود. میزان مصرف کدئین در دنیا در سال 2009 در حدود 254 تن، اکسی کدن (oxycodone) و هیدرومرفین (hydromorphone) به ترتیب 77 تن و 7/3 تن گزارش شد، که از این میزان مصرف مقدار7/30 تن دی هیدروکدئین و 9 تن فول کدن (pholcodine) و حدود 6/1 تن اتیل مرفین (ethylmorphine) تنها مربوط به کشور امریکا بوده است. کشور ایران نیز با مصرف 5/14 تن در سال 2009 جزو عمده ترین کشورهای گزارش شده در مصرف کدئین است. از طرفی فرانسه در همین سال 5/32 تن یعنی 25 درصد از تجارت دنیا را در صادرات کدئین داشته است. استرالیا نیز 6/24 تن یعنی 19 درصد صادرات دنیا را از آن خود کرده است. طبق آمارهای سال 2009 تقریبا 84 درصد از مرفین و 95 درصد از تبائین سنتزی کل دنیا از خشخاش به دست می آید. عصاره آلکالوئیدهای ایرانی از لحاظ عصاره آلکالوئیدی و کیفیت آن بالاترین کیفیت را در دنیا دارا است ((unodc, 2010. با توجه به مصرف و نیاز روبه رشد جامعه به این داروها باید تدابیری اتخاذ شود تا هر چه بیشتر در جهت رفع این نیاز برای جامعه بشری اقدام گردد، از طرفی چون کشت این گیاه به دلیل تولید مواد مخدری مرفین و سوء استفاده از این ماده، محدود شده است خلاء بزرگی در صنعت داروسازی دنیا برای تولید متابولیت های مفید این گیاه به وجود آمده است و چون سنتز این مواد در آزمایشگاه پیچیده و گران است و گاهاً مواد اضافه شده با آن، ماده موثره آن را تحت تاثیر قرار می دهد دانشمندان زیست فن آوری گیاهی بر آن هستند تا با دستکاری ژنتیکی، سنتز متابولیت های مفید در این چرخه را افزایش دهند. یکی از کارهایی که می تواند صورت گیرد، خاموشی از طریق قطع یا مهار یک ژن بیان شده در سطح نسخه برداری یا خاموشی ژن با استفاده از تداخل rna (rnai ) است. در این راستا تلاش شده است که سازه خاموشی یکی از کلیدی ترین آنزیم های این مسیر یعنی آنزیم کدئینون ردوکتاز جداسازی و همسانه سازی شود و به منظور کاربردهای مهندسی متابولیک ساخته شود و به گیاه منتقل گردد. همچنین جهت بهینه سازی انتقال ژن به این گیاه تیمارهای مختلفی مورد بررسی قرار گرفته اند تا خاموشی این ژن بررسی گردد چرا که یکی اهداف عمده این تحقیق افزایش متابولیت های باارزش بالادست این ژن است. لازم به ذکر است که این تحقیق اولین گزارش در مورد خاموشی این ژن بر روی ارقام بومی ایران و دومین گزارش خاموشی این خانواده ژنی در دنیا است.