چهارشنبه ۹ فروردین ۱۳۹۶

دانستنی هایی از اعماق دریا

در خبر‌ها می‌شنویم که از اسفنج در تهیه دارویی برای درمان تومور‌های گواتر استفاده شده با عروس دریایی ماده‌ای برای بی‌اثرکردن سم بوتولیسم موجود در کنسروها دارد. این شگفتی‌ها را محققان از اعماق دریا شکار می‌کنند. هرچند اغلب ما موجودات دریایی را در حد همین ماهی‌های رنگارنگ اقیانوسی می‌دانیم یا تصور می‌کنیم که بیشترین خدمتی که این موجودات به بشر می‌کنند استفاده از آنها در رژیم تغذیه‌ای انسان و مواد غذایی است.
اما با این وجود، این موجودات بسیار عجیب با توانایی‌های خارق‌العاده‌ای که دارند، از قرن‌ها پیش در جای‌جای زندگی ما نقش‌های ویژه‌ای بازی کرده‌اند؛ تا حدی که می‌توان گفت استفاده از آنها در صنایع دارویی  با توجه به امتیازات خاص آنها ‌  در طیف گسترده‌ای در حال گسترش است  و با پیشرفت علم و رسیدن به فناوری‌های جدید نانو و بیوفناوری، دانشمندان راه‌های جدیدی را برای پیدا کردن خواص جدید و ویژه آنها پیدا کرده‌اند.
سال‌ها و سال‌ها از اجزای موجودات زنده دریایی در چین، هندوستان، خاور نزدیک و اروپا برای مقاصد پزشکی استفاده می‌شده است. برای مثال برخی جلبک‌های دریایی برای معالجه ورم، مشکلات قاعدگی، ناراحتی‌های معدی و روده‌ای، دمل و سرطان کاربرد داشته است. طرفداران بقراط گزارش کرده‌اند که از عصاره بدن نرم تنان گوناگون معمولا به عنوان ملین استفاده می‌شود. از اجزای به دست آمده از خرگوش دریایی (اپلیژیا) به عنوان داروی بر طرف کننده‌ مو و از عصاره به دست آمده از غشای پوششی شکم پایان در عطر‌ها و بخورها استفاده می‌شده است. از آن زمان دانشمندان پی‌برده‌اند که بسیاری از این موارد درمان کننده، ترکیبات موثری دارند. تلاش‌های فراوانی هم برای بررسی عوامل فعال آنها صورت گرفته است.
به این ترتیب از مدت‌ها پیش، موجودات دریایی به عنوان موجوداتی مطرح بودند که حاوی دارو‌های ناشناخته و جدیدی بوده و اغلب به دلیل شرایط محیطی، مختص همان مناطق بودند. سازگاری ویژه با شرایط خاص اسیدیته، نور کم، دمای پایین و فشار، سبب شده تا ترکیبات منحصر به فردی از این موجودات زنده به دست بیاید. برای مثال ترکیبات هالوژن دار(برم وید) با غلظت بالای آنها در آب دریا، جزو ترکیبات سوخت و سازی موجودات دریایی به شمار می‌روند. به علاوه، بسیاری از موجودات زنده، ترکیباتی می‌سازند که از خود نور ساطع می‌کنند. اگر چه علم توجه خود را به موجودات دریایی مشخص‌تر و فراوان‌تر مثل جلبک‌های دریایی و بی‌مهرگان معطوف کرده است؛ اما موجودات میکروسکوپی نیز به دلیل مسیر‌های سوخت و سازی منحصر به فرد، دارای مواد جدیدی هستند.
پیشرت‌های اخیر در مهندسی ژنتیک و فناوری جداسازی مواد شیمیایی، بررسی و پیشرفت داروهای دریایی جدید را آسانتر کرده است. اما با وجود تلاش‌های فراوان، تنها داروهای کمی در نتیجه این مطالعات موجودات دریایی به دست آمده است. شاید علت اصلی مشکلات متعدد در جمع‌آوری، کشت و جداسازی اجزای موثر آنها در داروسازی باشد. مهم‌تر این که پیشرفت داروسازی نیازمند صرف زمان بسیار و هزینه‌های کلان است.
سموم دریایی، داروی زمینی
با این که سمی بودن نشانه‌ مشخصی از  دارویی بودن است، اما سموم دریایی معمولا، برای استفاده در دارو چندان مناسب نیستند؛ زیرا معمولا خیلی قوی و خطر ناکند. از سوی دیگر ثابت شده که در مواردی به عنوان ترکیبات نمونه در بررسی سازوکارهای بیوشیمیایی و سوخت و سازهای کمتر سمی، مفید واقع شده‌اند. اگر یک قطعه بافت فعالیت زیستی خاصی نشان دهد، در مرحله‌ بعدی ساخت دارو، جداسازی و شناسایی ماده یا مواد فعال آن بافت انجام می‌گیرد. برای این کار، محققان به مقدار زیادی از  عصاره‌ بافتی نیاز دارند و بنابر این موجودات زنده‌ دریایی را در حجم گسترده جمع‌آوری می‌کنند. از آنجا که تنها اندام‌های فعال باید به صورت زیادتر جمع‌آوری شوند، بهتر است که موجودات دریایی را در محل تجمع شکار کنند. ترکیب و شناسایی ترکیبات کار مشکلی است، چراکه بیشتر این مولکول‌ها دارای ساختمان بزرگ و پیچیده هستند. از آنجا که بسیاری از این ترکیبات در دماهای بالا ناپایدار هستند، با روش‌های تشخیصی بسیار پیچیده و پیشرفته می‌توان آنها را از هم تفکیک کرد. جزییات ساختاری این ترکیبات معمولا به وسیله‌ دستگاه‌های طیف سنجی عوامل شیمیایی تعیین می‌شود. اما تجزیه و تحلیل طیف‌ها هم نیاز به مهارت ویژه‌ای دارد.
کاربرد در ژنتیک و بیوتکنولوژی‌
کاربرد فناوری‌های جدید که با مهندسی ژنتیک در ارتباط است، می‌تواند از میزان شکار‌های بیش از حد جلوگیری کند؛ چرا که با روش‌های مهندسی ژنتیک فقط کافی است نوع ماده شیمیایی که از جاندار زنده استخراج می‌شود شناسایی شود و بعد همین ماده با روش‌های بیوفناوری در آزمایشگاه تولید خواهد شد و نیازی به شکار و صید مقادیر بالایی از این موجودات دریایی از اعماق اقیانوس‌ها نخواهد بود. وجود این فناوری‌ها همچنین به احتمال زیاد امکان موفقیت در کشت محصولات دریایی و نیز موفقیت در مقابله با آلودگی‌های دریایی را افزایش خواهد داد. برای مثال از باکتری به دست آمده از طریق مهندسی ژنتیک برای تولید بیو مولکول‌ها در مقدار زیاد استفاده می‌شود.
همچنین با تکثیر غیرجنسی، پیشرفت‌های عظیمی در کشت محصولات دریایی حاصل می‌شود. مهندسی ژنتیک، همچنین با کمک به پیشرفت در تولید آنتی‌سرم‌ها و واکسن‌ها می‌تواند بر بیماری‌های ماهی‌ها فائق بیاید.
ارتباطات تکاملی در بین گونه‌ها را می‌توان با طراحی دی  ان ‌ ای آنها ارزیابی کرد. ساختار‌های جمعیتی طبیعی را می‌توان با تحلیل ژنتیک بررسی کرد. کشت سلول‌های سرطانی هم می‌تواند در شناسایی، تفکیک و مشخص کردن موادی که از نظر فیزیولوژیک فعال هستند، مثل سموم سودمند باشد.
استفاده از ژن‌های دریایی‌
بسیاری از باکتری‌های دریایی، از نظر زیستی بسیار منحصر به فرد عمل می‌کنند. مثل باکتری‌هایی که در خود فلز یا مواد معدنی جمع می‌کنند، تغذیه خود به خودی دارند یا با ترفند‌هایی نور از خود ساطع می‌کنند یا فرمول‌های غیر عادی  از مواد می‌سازند. این ریز سازواره‌ها حاوی ژن‌های منحصر به فردی هستند که می‌توان از آنها در پرورش موجودات زنده استفاده کرد. علاوه بر این، قابلیت اکسید کردن سولفید توسط برخی از باکتری‌های دریایی، می‌تواند در پرورش میکروب‌هایی که می‌توانند به تجزیه‌ فاضلاب کمک کنند، مفید باشد. همچنین می‌توان از ژن جلبک‌های بزرگ در دهانه‌ ورودی رودخانه برای پرورش گیاهان خشکی زی مقاوم در برابر نمک استفاده کرد.
جمع‌آوری زباله اقیانوس‌ها
ریز سازواره‌هایی که می‌توانند مواد را به طور انتخابی تجزیه کنند همچنین می‌ توانند برای اهداف خاص زیست‌محیطی مورد استفاده قرار  بگیرند. برای مثال، با استفاده از آنها می‌توان زباله‌هایی که به اقیانوس ریخته می‌شوند را تجزیه کرد. همچنین به نظر می‌رسد که مهندسی ژنتیک بتواند سازواره‌هایی بسازد که مواد تسکین‌دهنده‌ درد و مواد شیمیایی دیگری تولید کنند، همچنین سازواره‌هایی که در صنایع غذایی دریایی، در مصرف بقایای جانداران مورد استفاده قرار می‌گیرند.
استفاده در آزمایشگاه‌های کشت بافت‌
دیواره سلولی و لعاب جلبک‌های دریایی بزرگ از کربوهیدرات‌ها تشکیل شده است. از برخی از این ترکیبات برای مصارف دارویی و افزودنی‌های غذایی استفاده می‌شود. این مواد حاوی آگار هستند. از آگار به عنوان یک ژل بسیار پرمصرف در آزمایش‌های میکروبی در آزمایشگاه‌هایی که در آنها به کشت میکروب‌ها نیاز است، استفاده می‌شود.همچنین آگار اسید آلژینیک و آلژینات‌ها، در پایدارسازی مواد غذایی نقش بسیاری دارند و در صنایع نساجی به عنوان چسب به کار می‌روند.آگار یک ماده لعابدار است که ابتدا از دو گونه جلبک قرمز جدا می‌شود. آگار یخ‌زده به هنگام ذوب حالت ژلاتینی پیدا می‌کند. از این ژل به عنوان یک محیط کشت میکروبی استفاده می‌شود؛ چراکه می‌تواند اسیدیته پایین و دماهای استریلیزاسیون بالا را تحمل کند. همچنین در برخی پمادها و لوازم آرایشی از آن به عنوان نرم‌کننده و به عنوان یک عامل تعلیقی و امولسوین‌کننده، استفاده می‌کنند. آگار مخلوط متغیری از چند پلیمر است.
محصولات دارویی از ماهی‌ها
روغن ماهی مقادیر زیادی ویتامین آ و د دارد، که زخم‌ها، سوختگی‌ها و آبسه‌ها را سریع‌تر بهبود می‌بخشد. روغن کبد ماهی «کد» و «هالیبوت» (نوعی روغن ماهی هیک) به عنوان ملین به کار می‌روند. به علاوه روغن ماهی به خاطر خاصیت ضدچربی معروف است. موادی که از سگ ماهی و هتک (نوعی روغن ماهی هیک) گرفته می‌شوند، به عنوان ماده اولیه ژلاتین و طلق به کار می‌روند. کوسه ماهی‌ها یک منبع ایجادکننده ایمنی برای گلوبولین‌ها هستند که از فعالیت گویچه‌های سفید سرطانی خون، جلوگیری می‌کنند. از روغن کبد کوسه ماهی به عنوان یک ماده باکتری کش و به عنوان یک واسطه در ساخت داروها استفاده می‌شود. این روغن حاوی اسکوآلین است (هیدروکربن غیرحلقوی) که به عنوان یک نوع ترپن از آن به عنوان نرم‌کننده پوست، جزو ترکیبی شیاف و به عنوان حامل دارو‌های روغنی استفاده می‌شود.
اسفنج‌ها
اسفنج‌ها در خود ید دارند که از آن برای درمان تومور‌های گواتر، اسهال خونی و اسهال معمولی استفاده می‌شود.
پیش از اختراع اسفنج‌های مصنوعی از اسفنج‌های طبیعی به عنوان جاذب استفاده می‌شد. برای مثال دارو‌های هوش بر به شکل یک اسفنج آغشته به یک داروی خواب‌آور عرضه می‌شد و جریان خون با اسفنج متوقف می‌شد. در گذشته برای استفاده از دارو‌های ضدبارداری از اسفنج‌های آغشته به ترکیباتی مثل آبلیمو و جوهر گنه‌گنه استفاده می‌شد.
خرچنگ‌های نعل اسبی در مقابل باکتری‌های بیماریزا
باکتری‌ها در حین رشد موادی به نام اندو توکسین ترشح می‌کنند که سبب ایجاد تب در انسان می‌شود. چون تجزیه و سم‌زدایی ‌اندوتوکسین‌ها مشکل است، به همین دلیل نمی‌توان آنها را با استریلیزه کردن ساده نابود کرد. این مساله، مشکلات بسیاری در تهیه دارو‌های خالص ازجمله واکسن‌ها و مایعات وریدی ایجاد کرده است.
در حال حاضر از اندوتوکسین‌های به دست آمده از عصاره تجزیه سلول آمیبی شکل خرچنگی استفاده می‌شود.
این ماده عصاره‌ای است که از خون خرچنگ‌های نعل اسبی گرفته شده و میل ترکیبی بسیار بالایی نسبت به اندوتوکسین‌ها، نشان می‌دهد. تصور می‌شود که خرچنگ‌ها از این مواد شیمیایی به عنوان سیستم ایمنی اولیه استفاده می‌کنند.
به دلیل حساسیت بسیار بالا و سهولت اندازه‌گیری با این مواد (که تنها 15 دقیقه به طول می‌کشد) خلوص دارو‌ها و مایعات تزریق وریدی طی 20 سال گذشته به طور چشمگیری افزایش یافته است. مواد مذکور در تشخیص بیماری‌ها چندان سودمند نیستند زیرا دارو‌های مشخص و منحصر به فردی نیستند. در عوض وقتی که نیازمند آگاهی سریع از نتیجه آزمایش هستیم، برای مثال در مننژیت نخاعی؛ این مواد اندازه‌گیری‌کننده از همه مفیدترند.
این مواد را از خون کشت شده خرچنگ‌های نعل اسبی زنده تهیه می‌کنند و به این ترتیب تا 30 در صد از کل حجم خون خرچنگ را می‌توان جمع‌آوری کرد.
الهام سرنگ از عروس دریایی‌
تزریق از طریق سرنگ به بدن معمولا برای افراد مختلف غیرقابل تحمل است. بخصوص برای مبتلایان به بیماری دیابت که مجبورند هر روزه و در ساعت‌های خاصی این تزریق را انجام دهند، اما محققان اعلام کرده‌اند که بزودی سلول‌های گزنده عروس دریایی را می‌توان برای وارد کردن دارو به بدن به کار برد.
عروس دریایی و دیگر جانوران زیرشاخه هیدروئیدها‌ (Cnidaria) سلول‌های گزنده‌ای به نام  کنیدوسیت دارند. این سلول‌ها، رشته توخالی کوچکی را با شتابی باورنکردنی به سوی هر چیزی پرتاب می‌کنند که به ماشه‌‌ای در نزدیکی دریچه سلول‌ها برخورد کند. سپس زهری را از راه آن رشته به درون بدن هدف وارد می‌کنند.
دانشمندان بدون آن که سلول‌های گزنده را بکشند یا آنها را به شلیک کردن وادارند، با گذاشتن آنها در دمای نزدیک به 70 درجه سانتی‌گراد برای چند دقیقه، زهر آنها را بیرون می‌کشند. به این ترتیب می‌توانند سلول‌های خالی را برای مکیدن هر ماده شیمیایی مورد نظر به فردی تزریق کنند، این سلول‌ها را می‌توان به صورت یک وصله پوستی روی پوست بیمار گذاشت و سپس با فشاری همراه با چند پالس الکتریکی با ولتاژ پایین، آنها را به آتش کردن واداشت. آنها لوله‌های کوچکشان را پرتاپ خواهند کرد که به درون پوست وارد می‌شوند و ماده شیمیایی جدید را تزریق می‌کنند؛ چون هیچ گونه زهری در کار نیست، تزریق بسیار تند و بی‌درد خواهد بود و رشته‌ها نیز با برداشتن وصله پوستی برداشته می‌شوند.دانشمندان بر این باورند که این روش را می‌توان برای درمان ناراحتی‌های پوستی، مانند جوش صورت یا تزریق داروهایی مانند انسولین به دیابتی‌ها به کار گرفت.
صدف خوراکی و دفع سم بوتولیسم‌
وقتی قوطی کنسروی را در دست داریم همیشه این توصیه پزشکان را هم مدنظر داریم که پیش از باز کردن و مصرف کنسرو باید، آن را در مدت زمان خاصی بجوشانیم. این قضیه در مورد کنسرو‌های محتوی گوشت ضرورت بیشتری پیدا می‌کنند و اما محققان بتازگی دریافته‌اند که نوعی صدف خوراکی به نام کواهوگ می‌تواند اثر سم بوتولیسم را از بین ببرد. آنها با تزریق مقداری از سم به صدف خوراکی که برای کشتن هزار نفر کافی بود، دریافتند این جانور می‌تواند این سم آنزیمی را خنثی کند. سم بوتولیسم به عنوان یک سلاح میکروبی می‌تواند مورد استفاده قرار بگیرد. خون این نرم تن می‌تواند اثر سم را تا 50 درصد، کاهش دهد. به نظر می‌رسد در خون این جانور نوعی پادزهر برای سم مهلک بوتولیسم وجود داشته باشد. اگرچه استخراج مولکول ضدسم مطالعات مفصلی را می‌طلبد، ولی می‌تواند برای انسان اثرات مفیدی را به همراه داشته باشد.
جلبک دریایی برای کاهش وزن‌
محققان نشان داده‌اند که جلبک دریایی که یکی از چاشنی‌های اصلی غذای مردم آسیا محسوب می‌شود، حاوی نوعی ترکیب موسوم به فاکوکزانتین است که نقش و تاثیر مثبتی در کاهش چربی‌های اضافه بدن فرد دارد.این ترکیب موجب تحریک بیان نوعی پروتئین موسوم به1 ucp می‌شود. وظیفه اصلی این پروتئین که در بافت‌های چربی بدن یافت می‌شود، سوزاندن چربی‌های اضافی بدن فرد است و به عبارت دیگر، فعالیت این نوع پروتئین پس از تحریک توسط ترکیب فاکوکزانتین در جلبک دریایی، نقش موثری در تنظیم متابولیسم سلولی بدن انسان ایفا می‌کند.
مواردی که در این پرونده به آنها اشاره شد تنها نمونه های کوچکی از ذخایر گسترده‌ای است که در اعماق اقیانوس‌ها هستند . مطمئنا دانشمندان در آینده شگفتی های بیشتری را کشف خواهند کرد .
داروسازی از موجودات دریایی‌
 برای این که یک ‌ماده  دریایی به عنوان یک دارو در دسترس قرار گیرد، مراحل بسیاری را از سر می‌گذراند، که معمولا این مراحل پیچیده حدود 10 سال تحقیق را می‌طلبد و بخش عمده‌ای از آن هم  برای کسب مجوز سازمان‌های ذی‌ربط صرف می‌شود و البته چیزی بیشتر از 50 میلیون دلار هم هزینه برمی‌دارد. به همین علت در حال حاضر تعداد کمی از شرکت‌های  داروسازی به دنبال استفاده از داروهای دریایی هستند. در نتیجه تنها از معدودی داروهای برگرفته از موجودات دریایی،  استفاده می‌شود، در حالی که ترکیبات حاصله از موجودات زنده‌ خشکی، منشاء تقریبا نیمی از داروهایی است که هم اکنون مصرف می‌شوند. این‌درحالی است که بسیاری از ترکیبات دریایی که از لحاظ دارویی فعال هستند، نظیرشان در موجودات خشکی یافت نمی‌شود. بنابر این نماینده گروه جدیدی از داروهای ناشناخته هستند. برخی از آنها در آزمایشگاه به عنوان آنتی‌بیوتیک به کار می‌روند. در حالی که برخی دیگر ظاهرا دارای تاثیرات ضد توموری، ضد ویروسی، ضد انعقادی در خون، ضد زخم در معده، تسکینی، ضد چربی درخون، مهار قلبی، محرک یا مهارکننده سیستم ایمنی هستند. تعدادی از آنها نیز در حال حاضر به عنوان قارچ‌کش و حشره‌کش یا به عنوان افزودنی‌های غذایی و آرایشی به کار می‌روند یک کاربرد پزشکی بسیار جالب و جدید، استفاده از اجزای بند‌های برخی از موجودات زنده دریایی برای چسباندن استخوان‌ها و دندان‌های مصنوعی است.
مواد دارویی چطور استخراج می‌شوند؟
به محض این‌ که یک موجود زنده برای مطالعه و بررسی انتخاب شد، شیمیدان مواد طبیعی ، باید بداند اهمیت کدام یک از مواد و اجزای این موجود بیشتر است. برای این منظور، انواع مختلفی از ترکیبات را از موجودات زنده استخراج می‌کنند. معمولا این کار را با قرار دادن بافت در حلال‌هایی که قطبیت‌های مختلفی دارند، انجام می‌دهند. سپس قطعات بافت‌ها برای فعالیت دارویی بررسی می‌شوند. برخی از این آزمایش‌ها، مثل آزمایش‌هایی که برای سنجش آنتی‌بیوتیک‌ها به کار می‌روند سرعت زیادی دارند و مقرون به صرفه هستند و می‌توان آنها را در محل کار نیز انجام داد. در حالی که آزمایشاتی که در فعالیت‌های ضدسرطانی به کار می‌روند نیاز به تجهیزات پیچیده، آزمایش روی حیوانات و زمان زیاد دارند. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که بیش از 10 درصد از موجودات دریایی حاوی مواد مسموم‌کننده سلولی هستند و معادل 2 تا 3 درصد مواد سمی است که در گونه‌های خشکی هم یافت می‌شود.
این ترکیبات احتمالا در بی‌مهرگان بیش از جلبک‌های دریایی، در بی‌مهرگان بی‌حرکت بیش‌از بی‌مهرگان متحرک و در گونه‌های مناطق گرمسیری بیش‌ازجلبک‌های دریایی وجود دارند.
به طور کلی تمام موادی که در کشور‌های پیشرفته به عنوان دارو به فروش می‌رسد، باید به تایید مسوولان داروسازی ملی برسند. این امر مستلزم آن است که ماده روی حیوانات آزمایش شود. اگر هیچ تاثیر جانبی نامطلوبی مشاهده نشود، اثر‌های درازمدت این فرآیند سال‌ها به طول می‌انجامد. همچنین باید بهترین شیوه استفاده و مقدار استعمال دارو هم تعیین شود. اگر ماده تایید شود، مهندسان شیمی شیوه‌هایی را که از نظر اقتصادی موثرند، برای تولید آن انتخاب می‌کنند و دارو به وسیله این شیوه‌ها ساخته می‌شود. آخرین گام در تولید دارو ارزیابی نیاز بازار است، اگر سازنده نتواند سود کافی از آن به دست آورد آن را به بازار عرضه نمی‌کند.