การผลิตยาปฏิชีวนะ

การผลิตยาปฏิชีวนะ (อังกฤษ: production of antibiotics) เป็นเรื่องที่ทำอย่างแพร่หลาย เริ่มตั้งแต่มีการค้นพบเบื้องต้นโดย ดร. เฮาวาร์ด วอลเตอร์ ฟลอเรย์ และเออร์นสต บอริส เชน ในปี ค.ศ. 1938 ซึ่งเป็นงานที่มีผลเป็นรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์แก่นักวิจัยเหล่านี้ในปี ค.ศ. 1945 ความสำคัญของยาปฏิชีวนะต่อการแพทย์ ทำให้เกิดงานวิจัยมากมายเพื่อการค้นพบ/ค้นหาและการผลิต

การหายาที่มีประโยชน์

จานเลี้ยงจุลินทรีย์

แม้ว่าจะมียาปฏิชีวนะที่รู้จักมากมาย แต่ว่า 1% ของยาปฏิชีวนะเท่านั้น มีค่าทางการแพทย์หรือทางการค้า ยกตัวอย่างเช่น เพนิซิลลินมีค่าการรักษา (therapeutic index) สูง เพราะว่าไม่มีพิษต่อเซลล์มนุษย์ แต่ว่า ยาปฏิชีวนะส่วนมากไม่ได้มีคุณสมบัติเยี่ยงนี้ ส่วนยาปฏิชีวนะที่ใช้ได้บางพวก อาจจะไม่มีข้อดีเหนือกว่ายาที่นิยมใช้กันอยู่แล้ว และอาจจะไม่สามารถประยุกต์ใช้ได้ในกิจอื่น ๆ

ยาปฏิชีวนะที่มีประโยชน์ บ่อยครั้งค้นพบโดยใช้กระบวนการตรวจคัด (screening process) ซึ่งเริ่มตั้งแต่การเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์หลายอย่างเฉพาะอย่าง ๆ แล้วตรวจสอบว่า มีการผลิตสารแพร่กระจายอะไรหรือไม่ ที่ห้ามการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่เป็นเป้าหมาย แต่ยาปฏิชีวนะที่พบโดยวิธีนี้โดยมาก จะมีการค้นพบมาก่อนแล้ว ดังนั้น จึงใช้ไม่ได้ ส่วนที่เหลือก็จะต้องตรวจว่ามีพิษอะไรบ้าง และรักษาโรคได้ดีไหม สารที่ดูดีที่สุดก็จะได้รับการตรวจสอบต่อไป หรือแม้แต่เปลี่ยนแปลงปรับปรุง

ส่วนวิธีคล้ายกันที่ทำในปัจจุบันเป็นแบบโปรแกรม Rational drug design (การออกแบบยาแบบมีเหตุผล) ซึ่งเป็นการตรวจคัดเพื่อหาผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ ที่เป็นตัวยับยั้งสารเป้าหมายบางอย่างโดยเฉพาะ เช่นยับยั้งเอนไซม์ที่พบแต่ในจุลชีพก่อโรค แทนที่จะตรวจสอบการห้ามการเจริญเติบโตของจุลชีพเป้าหมายที่เพาะเลี้ยงทั้งหมด

เทคนิคการผลิตระดับอุตสาหกรรม

ข้อมูลเพิ่มเติม: การหมักอุตสาหกรรม

ยาปฏิชีวนะผลิตในระดับอุตสาหกรรม จะผ่านกระบวนการหมักที่เพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ต้นผลิตในภาชนะขนาดใหญ่ (100,000-150,000 ลิตรหรือยิ่งกว่า) ที่มีอาหารเลี้ยงเชื้อ ปัจจัยต่าง ๆ เช่นออกซิเจน อุณหภูมิ พีเอช และสารอาหาร ต้องอยู่ในระดับที่เหมาะที่สุด ซึ่งต้องคอยตรวจตราและปรับปรุงถ้าจำเป็น เนื่องจากยาปฏิชีวนะเป็นสารเมแทบอไลต์ทุติยภูมิ (secondary metabolite) ขนาดประชากรของจุลินทรีย์ต้องควบคุมอย่างระมัดระวัง เพื่อให้ได้ผลผลิตระดับสูงสุดก่อนที่จุลชีพจะตาย ต่อจากนั้น ก็ต้องสกัดยาปฏิชีวินะแล้วทำให้บริสุทธิ์ ไปเป็นสารผลึก ซึ่งจะเป็นเรื่องง่ายถ้ายาละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ได้ แต่ถ้าไม่ได้ ก็จะต้องสกัดออกโดยวิธีการแลกเปลี่ยนไอออน (ion exchange) การดูดซับ (adsorption) หรือการตกตะกอน (precipitation)

สายเชื้อที่ใช้ในการผลิต

จุลินทรีย์ที่ใช้ในการหมัก แทบจะไม่เคยเหมือนที่มีอยู่ตามธรรมชาติ (พันธุ์ป่า) เพราะว่า สายเชื้อที่ใช้จะมีการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม (สิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม) เพื่อจะให้ผลิตยาได้ในระดับสูงสุด โดยมักจะใช้วิธีการกลายพันธุ์ ซึ่งเริ่มโดยใช้สิ่งก่อการกลาย (mutagen) เช่น รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ หรือสารเคมีบางอย่าง การคัดเลือกและขยายสายพันธุ์ที่ให้ผลผลิตมากกว่าหลายชั่วยุค อาจสามารถเพิ่มผลผลิตได้เกินกว่า 20 เท่า อีกเทคนิคหนึ่งที่ใช้ในการเพิ่มผลผลิตก็คือ การขยายยีน (gene amplification) โดยสร้างก๊อปปี้ของยีนที่เข้ารหัสเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตยาปฏิชีวนะ แล้วใส่กลับเข้าไปในเซลล์ผ่านเวกเตอร์เช่นพลาสมิด เป็นเทคนิคที่ต้องทำพร้อม ๆ กันไป กับการตรวจสอบยาที่ผลิตได้ใหม่

เชิงอรรถและอ้างอิง

• Baron, Samuel (1996). Medical Microbiology, 4th ed. The University of Texas Medical Branch at Galveston. ISBN 0-9631172-1-1.
• Madigan, Michael; Martinko, John (editors) (2005). Brock Biology of Microorganisms (11th ed.). Prentice Hall. ISBN 0-13-144329-1. {{cite book}}: |author= มีชื่อเรียกทั่วไป (help)