در سومین قسمت از مجموعه مصاحبه های سرآمدان میهمان صحبت‌های گرم جناب آقای دکتر «رضا روستاآزاد» دانشمند برجسته حوزه آنزیم کشورمان بودیم. امید است این مصاحبه مورد توجه مخاطبان ما قرار گیرد. منتظر اراٸه انتقادات و پیشنهادات شما هستیم.
مصاحبه با دکتر محمد حسین نصر اصفهانی
بخش اول: معرفی مرکز
- علی رقم اینکه جنابعالی شخصیتی فعال در زمینه‌های علمی، مدیریتی، سیاسی و فرهنگی هستید اغلب افراد شما را با عنوان ریاست دانشگاه شریف می‌شناسند. مایل هستیم کمی راجع به تحصیلات، فعالیت‌های علمی و به طور خاص کارهایی که در زمینه آنزیم انجام داده‌اید توضیح بفرمایید و اینکه در حال حاضر مشغول به انجام چه کاری هستید؟
بسم‌الله الرحمن الرحیم
من تحصیلات متوسطه خودم را در دبیرستان شماره دو خوارزمی در بهارستان به اتمام رساندم و در سال ۱۳۵۸ با رتبه ۲۷کنکور وارد دانشگاه شریف شدم. به دلیل علاقه‌ای که به نفت داشتم رشته مهندسی شیمی را که در آن زمان هنوز گرایش‌بندی نشده بود انتخاب کردم.
ترم دوم تحصیل من در دانشگاه شریف مصادف شد با تسخیر لانه جاسوسی آمریکا و شروع سه سال تعطیلی دانشگاه‌ها به دلیل انقلاب فرهنگی. با تعطیلی دانشگاه‌ها وارد بخش‌های مختلفی مثل جهاد سازندگی، جهاد دانشگاهی، آموزش و پرورش، عقیدتی سیاسی ارتش، تدریس و… شدم. با بازگشایی دوباره دانشگاه‌ها در سال ۱۳۶۱ به دلیل اعطای گرایش پتروشیمی به دانشگاه صنعتی اصفهان وارد این دانشگاه شدم. در همین ایّام همزمان با تحصیل در دوره کارشناسی همکاری خودم با وزارت سپاه در زمینه پدافندِ جنگ‌افزارهای شیمیایی را آغاز کردم و در چندین عملیات از جمله والفجر مقدماتی، خیبر، بدر و… شرکت کردم که متوجه شدیم عراق در زمینه جنگ‌افزارهای شیمیایی شرایط بدی را برای مردم و نیروهای رزمنده به وجود آورده.
در سال ۱۳۶۴ با رتبه اول دوره کارشناسی را به پایان رساندم و وارد دوره سربازی شدم و فعالیت‌های خودم در زمینه جنگ‌افزارهای شیمیایی و کربن اکتیو، ماسک‌های شیمیایی و… را در وزارت سپاه ادامه دادم. در همین زمان به عنوان سرپرست گروهی که در حوزه جنگ‌افزارهای شیمیایی فعالیت می‌کرد با مرکزIBB دانشگاه تهران و جناب آقای دکتر ریاضی در زمینه پدافند جنگ‌افزارهای شیمیایی، میکروبی و هسته‌ای همکاری داشتیم که سرآغاز آشنایی من با مباحث زیست‌شناسی، آنزیم و… بود. با اتمام دوره سربازی در سال ۱۳۶۶، با گرفتن بورس دول اهدائی وارد دانشگاه بین‌المللی ترکیه شدم و با رتبه یک این دوره را به پایان رساندم و موفق به اخذ بورسیه دکتری ناتو در دانشگاه فلوریدا شدم که این موضوع همراه شد با رحلت حضرت امام (ره) و وصیت ایشان به دانشجویان برای تحصیل نکردن در کشورهای استعمارگر که طبق مکاتباتی که با وزارت علوم نیز داشتم اعلام کردند به آمریکا مهاجرت نکنید.
به همین دلیل این بورسیه را رد کردم و برای ادامه تحصیل در مقطع دکتری وارد دانشگاه واترلو در ایالت انتاریو کانادا شدم. به حسب علاقه‌ای که به مباحث زیست‌شناسی پیدا کرده بودم رشته مهندسی شیمی، گرایش بیوتکنولوژی را انتخاب کردم و بر روی مباحث داروسازی شروع به فعالیت نمودم.
در این دوره به دلیل اینکه رتبه اول دانشکده بودم و اساتید بنده نیز گرنت‌هایی از برخی شرکت‌های داروسازی داشتند همکاری‌هایی را با این شرکت‌ها آغاز کردم ولی با پایان دوره دکتری این همکاری‌ها را قطع کردم و برای گذراندن دوره پسا دکتری به آلمان و دانشگاه هانوفر سفر کردم.
پس از مدتی متوجه شدم کار کردن با آلمان‌ها به دلیل روحیات و فضایی که بر آنجا حاکم است خیلی خسته‌کننده و کسالت بار است. چون آلمان‌ها خیلی خشک و دارای روحیات کسل کننده‌ای هستند. برای همین ترجیح دادم به ایران بازگردم و در سال ۱۳۷۲ در دانشگاه شریف استخدام شدم و همزمان کارهایی که قبلاً در دوره سربازی روی کربن اکتیو انجام داده بودم را ادامه دادم و کارخانه تولید کربن اکتیو را در کرج تأسیس کردم و محصولات متنوعی را به بازار عرضه کردیم.
- پس جنابعالی از همان ابتدا شروع فعالیت‌هایتان در دانشگاه شریف معتقد به همکاری صنعت و دانشگاه و کاربردی سازی علوم بوده‌اید؟
بله. من حتی از دوره لیسانس وارد این حوزه شده بودم. البته کارهای ساده‌تری مثل تولید حلقه نوار چسب یا تجزیه لاستیک‌های فرسوده و استخراج دوده و پلیمرهای آن. تقریباً در تمام دوره تحصیل و تدریس به نوعی با صنعت همکاری داشتم. مثلاً زمانی که تدریس در دانشگاه شریف را شروع کردم علاوه بر تأسیس کارخانه کربن اکتیو مدیر پروژه اریترومایسین، اتیل سوکسینات، اریترومایسین بیس و آزیترومایسین بودم. بعدها شرکت مهندسی مشاور در زمینه تأسیس کارخانجات و… را تاسیس کردم. یک مرکز تحقیقات و یک کارخانه ماشین سازی نیز ایجاد کردم که در دوره‌ای حتی ۱۵۰ نفر را حقوق می‌دادم.
شاید ذکر یک خاطره برای شما جالب باشد. اوایل که وارد دانشگاه شریف شدم زمان زیادی را در دانشگاه سپری می‌کردم. یک روز یکی از استادان برجسته دانشگاه به من گفت وقتی استادی مدت زیادی را در دانشگاه سپری می‌کند به معنی بی‌عرضه بودن این استاد است چون اساتید توانمند بیشتر وقت خود را بیرون از دانشگاه و در همکاری با صنعت سپری می‌کند.
البته دامنه این همکاری‌ها محدود به شرکت‌های داخلی نمی‌شود و با بسیاری از کشورها مثل دانمارک، هند، روسیه، آلمان، پرتغال و.. در سطح بین المللی همکاری داشته‌ام.
از سال ۱۳۷۲ تا الان که در خدمت شما هستم نیز توانستم سطوح مختلف مدیریتی را در دانشگاه شریف به تدریج و پله به پله تجربه کنم. ابتدا معاون دانشجویی شدم بعد رئیس مرکز بیوشیمی سپس ریاست دانشکده بعد معاون پژوهشی و در نهایت ریاست دانشگاه.
در زمینه آنزیم هم نزدیک به پانزده سال هست که فعالیت خودم را شروع کرده‌ام. فعالیت‌های بنیادی و مقدماتی زیادی را انجام داده‌ام. هدف اصلی من هم از ابتدا کسب دانش فنی این موضوع بود. در ابتدا با بسیاری از کشورهای صاحب دانش‌فنی در این زمینه صحبت کردم که هیچ کدام حاضر به انتقال دانش فنی نبودند و ما را به سمت خرید و فروش محصولات خود هدایت می‌کردند. این مطلب باعث شد خودم به سمت کسب دانش فنی این موضوع حرکت کنم و با استفاده از پایان‌نامه‌هایی که در این زمینه انجام دادیم و کارهایی که خودم انجام دادم توانستم یک دانش فنی خوبی را تدوین کنم و در نهایت مرکز تولید صنعتی آنزیم را تاسیس کنم و در حال حاضر بسیاری از شرکت‌ها مانند گلرنگ، پاگسان و… اظهار علاقه برای همکاری با این مرکز را دارند.
- کسالتی که در سال ۱۳۹۶ برای شما پیش آمد رفع شده؟
در واقع مشکلی که برای من در سال ۱۳۹۶ رخ داد مربوط می‌شد به ده سال کار پرفشاری که در دانشگاه و خارج از دانشگاه تجربه کردم. تقریباً دوسال رئیس دانشکده بودم، چهار سال معاون پژوهشی و چهار سال رئیس دانشگاه و همزمان فعالیت‌های خودم در خارج از دانشگاه را نیز داشتم به حدی که در اواخر دوره؛ بسیاری از اوقات به خانه نمی‌رفتم و داخل دانشگاه استراحت می‌کردم. تقریباً روزانه هجده ساعت فعالیت داشتم که باعث شد دو مورد بیماری با منشاء عصبی بر من عارض بشود. اول دچار پسوریازیس شدم که به مدت یک هفته در بیمارستان بستری شدم و هنوز مراحل درمانم کامل نشده بود که دچار سکته مغزی شدم.
پزشکان هم تشخیص دادند فشار کاری زیاد باعث ایجاد فشار عصبی و ایجاد این موارد شده که حتی پس از سکته مغزی امید چندانی به بهبودی من نداشتند و فقط سوسویی از امید را متصور بودند که اگر مراحلی را طی کنم امکان بهبودی وجود دارد.
در کنار این موارد این مطلب را هم باید ذکر کنم که من پس از سکته مغزی به مدت دو روز در بیمارستان تقریباً سرگردان بودم و در ICU و CCU کسی مرا تحویل نمی‌‌گرفت و پزشک بالای سر من نبود و تقریباً رها شده بودم. اوضاع نظام پزشکی کشور فاجعه است. خدا خیر بدهد جناب آقای مسعود نیلی معاون مستعفی رئیس جمهور را. ظاهراً به عیادت من آمده بودند و اوضاع را که مشاهده کرده بودند مطلب را درهیأت دولت مطرح کرده بودند.من شنیدم جناب آقای قاضی‌زاده از جلسه هیأت دولت خارج شده‌اند و با خانم دکتر ابوالفضلی تماس گرفتند. ایشان بعد از دو روز به داد من رسیدند. اگر زودتر به وضعیت من رسیدگی می‌شد اصلاً من فلج نمی‌شدم. نیمی از بدن من فلج شد و دو ماه در بیمارستان بستری شدم و هنوز با مشکلاتی درگیر هستم.
خانم دکتر ابوالفضلی هم انصافاً خیلی زحمت کشیدند و آرام آرام مراحل بهبودی را طی کردم و عید سال ۱۳۹۷ مرخص شدم.
ان‌شاالله خداوند شما را برای ما حفظ کند.
هرچه خدا بخواهد. ما که از خدا طلبکار نیستیم! جانی تحویل گرفته‌ایم و باید تحویل بدهیم.
بعد از مرخصی هم توصیه کردند بیشتر از دو ساعت در روز کار نکنید. که البته با روحیات من سازگار نیست. الان الحمدالله فعالیت‌های خودم در بخش پژوهش مجمع تشخیص، مشاور علمی آستان قدس رضوی، تدریس دانشگاه و کارهای مرکز آنزیم و… را انجام می‌دهم. ولی هنوز مشکلاتی در این زمینه دارم.
- کمی راجع به مرکزی که هم‌اکنون ریاست آن را بعهده دارید برای خوانندگان توضیح بفرمائید.
یک مرکز تحقیقاتی خصوصی تأسیس کردم که زیر نظر اداره کل صنایع استان تهران با هدف ایجاد دانش فنی در زمینه‌های شیمی و بیوشیمیایی ایجاد شده و یک مرکز تخصصی برای ایجاد دانش فنی در زمینه آنزیم.
طبق سابقه‌ای که گفتم از پانزده سال قبل تمرکز خودم را بر روی ایجاد دانش فنی در زمینه آنزیم متمرکز کردم و پس از سال‌ها تحقیق و پژوهش به یک جرم بحرانی دست یافتم که نوید این را می‌داد که میتوان وارد حوزه صنعتی شد. پس از آن کار خودم را با آنزیم‌های ساده مثل آنزیم‌های صنایع شوینده آغاز کردم.
- این مرکز در چه سالی تشکیل شده؟
افتتاح رسمی این مرکز در سال ۱۳۹۲ صورت گرفت ولی دارای یک سابقه پانزده تا بیست ساله شامل تحقیقات بنیادی، تدوین دانش فنی، فرایند ساخت و… می‌باشد. حتی طراحی ساختمان و اتاق تمیز و… که مدتی به صورت تخصصی فقط بر روی اتاق تمیز فعالیت کردم که منجر به ساخت اتاق تمیز این مرکز و چندین مرکز دیگر مثل آزمایشگاه دکتر رشیدیان و داروسازی شفای ساری شد.
- اینجا یک مرکز پژوهشی محسوب می‌شود یا مرکز تولیدی؟
تقریباً هیچ کدام!!! اینجا یک مرکز تولید دانش فنی برای تولید آنزیم به صورت صنعتی است. در واقع یک واحد نیمه صنعتی پایلوت است برای افرادی که مایل به سرمایه‌گذاری در صنعت آنزیم هستند که ابتدا دانش فنی مربوطه را تدوین و پس از آن برای سرمایه‌گذار پیاده‌سازی می‌کند. در واقع نحوه تولید آنزیم را برای سرمایه‌گذاری که بخواهد کارخانه بسازد از ابتدا تا انتها تدوین و اجرا می‌کند.
- افرادی که در این مرکز مشغول هستند اعضا هیات علمی هستند یا دانشجو و…؟
تقریباً همه از دانشجویان خودم هستند که یا قبلاً با من همکاری داشتند یا در حال حاضر در مقطع ارشد و دکتری دانشجوی من هستند.
- کمی راجع به بخش‌های مختلف این مرکز توضیح بفرمایید.
در اینجا همه بخش‌های عملیات واحد یک واحد صنعتی وجود دارد. نگه‌داری سویه به صورت آزمایشگاهی، تولید پیش‌کشت، کشت آزمایشگاهی در ارلن، کشت آزمایشگاهی در فرمانتورشامل یک فرمانتور ۳۵ و یک فرمانتور ۱۰۰ لیتری، فیلتر پرس، سانتریفیوژ، ممبران فیلتراسیون، برج دیواره مرطوب، کروماتوگرافی، لیوفیلیزاسیون، تثبیت و… .
- ضمن توضیح راجع به آنزیم‌ها کمی راجع به مزیت‌ها و محدودیت‌های آنزیم‌ها و کاتالیست‌ها نسبت به یکدیگر توضیح بفرمائید.
اجازه بدهید خیلی ساده توضیح دهم. در شیمی وقتی ماده A به B تبدیل می‌شود معمولا از کاتالیست‌هایی استفاده می‌کنند که سرعت واکنش را افزایش داده و معمولاً پایه معدنی شامل آلومینا و سیلیکا و… دارد. در حوزه زیستی وقتی A به B تبدیل می‌شود اگر با کاتالیست‌های زیستی انجام شود واکنش مربوطه را بیوشیمیایی و کاتالیست مورد نظر را آنزیم می‌نامند. آنزیم‌ها بیوکاتالیست‌هایی هستند که در سلول‌های زنده وجود دارند و واکنش‌های بیوشیمیایی را کاتالیز می‌کنند. مثلاً وقتی شما قند را مصرف می‌کنید و به انرژی و کربن‌دی‌اکسید تبدیل می‌کنید، این کار توسط آنزیم‌ها انجام می‌شود.
تفاوتی که وجود دارد این هست که کاتالیست‌های شیمیایی درPH، درجه حرارت و فشار بسیار بالا یا بسیار پایین عمل می‌کنند ولی آنزیم‌ها در شرایط معمولی فعالیت خود را انجام می‌دهند.
در حل حاضر با الهام از حیات این آنزیم‌ها کشف می‌شود، خالص می‌شود و در جهت انجام واکنش‌های مورد نیاز بشر در خارج از سلول مورد استفاده قرار می‌گیرد.
نمونه خیلی ساده آن اندازه‌گیری قند خون شماست. ابتدا یک نیشتر می‌زنید و یک قطره خون روی کیت مورد نظر قرار می‌دهید. در این کیت آنزیمی هست به نام گلوکزاکسیداز که گلوکز را به مواد دیگری تبدیل کرده و با توجه به جریان الکتریسیته‌ای که ایجاد می‌کند، با کمک سیستمهای الکتریکی قند خون شما تشخیص داده می‌شود.
- کمی راجع به انواع آنزیم ها بر اساس کاربرد در صنایع مختلف برای ما توضیح بفرمایید و بیان کنید تمرکز این مجموعه برای تولید کدام دسته از آنزیم‌هاست.
آنزیم‌های مورد استفاده در صنایع را میتوان به صورت یک بازه در نظر گرفت که بسیار گستره است. این بازه از آنزیم‌هایی با حجم زیاد و قیمت پایین مثل آنزیم‌های صنایع شوینده شروع می‌شود و تا آنزیم‌هایی با حجم کم و قیمت زیاد مثل آنزیم‌های حوزه پزشکی و تشخیصی. البته وقتی می‌گویم قیمت پایین نسبی است. مثلا فکر کنم هر کیلوگرم آنزیم‌های صنایع شوینده چیزی نزدیک به صد هزار تومان یا بیشتر باشد.
این گستره با آنزیم‌های صنایع شوینده مانند پروتئاز، لیپاز و… آغاز می‌شود. در یک سطح بالاتر آنزیم‌های صنایع دام و طیور قرار دارد. مثل فیتاز که برای خوراک طیور مصرف می‌شود و جذب فسفر را در مرغ افزایش می‌دهد. لایه بعدی آنزیم‌های صنایع غذایی و بعد از آن آنزیم‌های تشخیصی مانند گلوکر اکسیداز که پیش‌تر توضیح دادم هست و در شرکت‌هایی مثل سیگما الدریج تولید می‌شود یا گلوتامات دهیدروژناز. در یک سطح بالاتر آنزیم‌های درمانی مثل ال-آسپارژیناز قرار دارد که در درمان سرطان و… کاربرد دارند و در حد میلی یا پیکو گرم مصرف می‌شوند و ممکن است چندین میلیون تومان قیمت داشته باشند.
اساس این کاهش حجم و افزایش قیمت هم روشن است. هرچه موارد مصرف آنزیم از حساسیت بیشتری برخوردار باشد ناگزیر میزان خلوص باید افزایش پیدا کند که کاهش حجم و افزایش هزینه‌های تولید و دانش فنی را در پی خواهد داشت. این مطلب را هم مد نظر داشته باشید که اصولاً در صنایع ۸۰ درصد هزینه‌‌ها مربوط به فرایندهای پایین دستی مثل خالص سازی است.
- اصولاً افرادی که در حوزه تشخیصی و درمانی فعالیت دارند با مقادیر میلی و میکرو از آنزیم‌ها مأنوس هستند و تصور یک کیلوگرم آنزیم برای این افراد کمی تعجب برانگیز هست. وقتی میگوئید یک کیلوگرم آنزیم منظور شما دقیقاً چیست؟ این یک کیلوگرم آنزیم از چه موادی تشکیل شده؟
همانطور که توضیح دادم در مواردی که مصرف آنزیم حساسیت چندانی ندارد به خلوص بالا نیاز نیست. این به این معنی است که در بعضی از موارد شما حتی همان محیط کشتی که در فرمانتور دارید را کمی خالص کرده، مواد جامد آن را دور ریخته و محلول باقی مانده را به عنوان آنزیم به فروش می‌رسانید. حتی وقتی شما این آنزیم را بو می‌کنید هنوز می‌توانید بوی ملاس چغندر که در محیط کشت وجود داشته را به راحتی استشمام کنید و شاید تصور کنید خود محیط کشت است.
اجازه بدهید یک مثال خیلی ساده بزنم. نمک طعام. یک کیلو نمک طعام چه مقدار قیمت دارد؟ مثلا هزار تومان. درصد خلوص آن چه مقدار است؟ ۹۵ درصد. حالا این نمک طعام را به خلوص ۹۹/۹۹ درصد برسانید. قیمت آن یک میلیون تومان می‌شود و میزان مصرف آن در حد پیکو و میلی گرم می‌شود نه گرم و کیلوگرم.
- بررسی‌های ما نشان می‌دهد شرکت‌های فعال در زمینه آنزیم در زمینه‌های زیر به فعالیت می‌پردازند. مجموعه شما در کدام یک از این زمینه‌ها فعال است؟
- غربالگری آنزیم‌های جدید و بهبود یافته:
کاری که اخیراً به صورت کنسرسیومی آغاز کرده‌ایم و البته در این مرکز نیست مربوط به همین مورد می‌شود. ببینید مثلاً چندین نوع آنزیم پروتئاز وجود دارد که هر کدام یک ویژگی بارز دارد. مثلا یکی به دما مقاوم است، یکی به PH، یکی میزان تولید بالایی دارد و… ما این قدرت را داریم که این موارد را بررسی کنیم و براساس ویژگی‌های مثبت هر آنزیم، آنزیم جدیدی طراحی کنیم که همه این ویژگی‌های مثبت را داشته باشد و قبلاً اصلاً در خلقت وجود نداشته. کاری شبیه اصلاح نژاد گیاهان که با استفاده از ویژگی مثبت گونه‌های مختلف گونه‌های مناسب‌تر جدید ایجاد می‌کنند. - انتخاب میکروارگانیسم‌ها و بهبود سویه جهت بهبود کیفی و کمی
این هم فعالیت اخیر ما است که حمایت معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری را هم کسب کرده و امید داریم بتوانیم در آینده کار بزرگی در این زمینه انجام بدهیم. مثل مؤسسه اصلاح بذر و نهال وزارت جهاد کشاورزی که سال‌ها است تأسیس شده و متأسفانه توفیق چندانی نداشته. ما نیز قصد داریم یک مرکز در زمینه تولید سویه‌های پرمحصول ایجاد کنیم. - تخمیر جهت تولید آنزیم
بله. انواع تخمیر هوازی، غیر هوازی و…
- خالص‌سازی‌های آنزیمی در مقیاس بزرگ و فرمول‌بندی آنزیم‌ها جهت فروش
قطعاً در این زمینه فعالیت داریم. قبلاً توضیح دادم که چیزی نزدیک به ۸۰ درصد هزینه‌های محصولات مربوط به فعالیت های پایین دستی شامل خالص سازی و فرمول‌بندی و.. هست که در این زمینه هم فعال هستیم.
- مراحلی که برای تولید یک آنزیم صنعتی در مرکز شما طی می‌شود را اجمالاً توضیح دهید.
آماده سازی محیط کشت، انتخاب سویه، اصلاح نژاد سویه، نگه‌داری سویه در آزمایشگاه، مستر کالچر، ورکینگ کالچر، تولید اسلنت، تولید ویال‌های لیوفیلیزه، کشت مقدماتی در دارلن، کشت در فرمانتور، سانتریفیوژ، فیلتر پرس، ممبران فیلترینگ، تغلیظ، تثبیت، کروماتوگرافی، فریز درایینگ، خشک کردن، پوشش دادن و در نهایت بسته بندی.
- کمی راجع به روش‌ها تولید آنزیم در مقیاس صنعتی توضیح بفرمایید و اینکه در این مجموعه از چه روشی برای تولید صنعتی آنزیم استفاده می‌شود؟
بزرگترین مخزن آنزیم‌ها موجودات زنده هست. مثلاً در کشور خودمان در کشتارگاه زیاران عزیزی هست که پس از ذبح حیوانات شیردان، معده و… را جداسازی کرده و کمی خالص سازی انجام داده و معجونی تولید می‌کند تحت عنوان آنزیم به فروش می‌رسد. این مطلب از قدیم وجود داشته. مثل رنین که از معده چهارم گوساله شیرخوار تازه ذبح شده به دست می‌آید و در تولید پنیر کاربرد دارد. جالب هست بدانید در ویتنام برخی افراد خرس‌های قهوه‌ای را به دام می‌اندازند و ابتدا موادی را به کبد این حیوان تزریق کرده و پس از مدتی شیره‌ای را استخراج می‌کنند که حاوی آنزیم است و با قیمت بالا به فروش می‌رسانند. چینی‌ها از مشتریان اصلی این ماده هستند و اخیراً انجمن حمایت از حیوانات این کار را پیگیری کرده. این یک روش نیمه صنعتی است.
شبیه کاری که برای تولید پادتن در انستیتو رازی انجام می‌شود. در انستیتو رازی یک استخر پرورش مار و یک مرکز پرورش اسب وجود دارد که سم مار را به بدن اسب تزریق کرده و از خون اسب پادتن ضد سم مار استخراج می‌کنند. یکی از مصرف کننده‌های اصلی این پادتن‌ها آمریکایی‌هایی بودند که در افغانستان حضور داشتند و دچار مار گزیدگی می‌شدند. روش صنعتی به این صورت است که تنها سلول تولید کننده آنزیم، باکتری، قارچ و… را جداسازی کرده و در یک محیط کشت پرورش داده و آنزیم تولیدی آن را خالص سازی کنیم.
- باکتری‌ها و قارچ‌ها عمده‌ترین تولید کننده‌های آنزیمی محسوب می‌شوند. شما از چه تولید کننده‌هایی استفاده می‌کنید؟
مخصوصاً باکتری‌ها. تمرکز ما اول باکتری‌های گرم مثبت بعد گرم منفی و بعد قارچ می‌باشد.
- ابتدا راجع به اهمیت انتخاب سویه مناسب در بحث تولید صنعتی و ویژگی‌هایی که باعث تمایز سویه‌های صنعتی مناسب از سویه‌های نامناسب می‌شود توضیح بفرمایید.
فرض کنید یک دامداری دارید. یک گاو بومی در روز چه مقدار شیر تولید می‌کند؟ مثلا پنج کیلوگرم. یک گاو هلشتاین سوئیسی در روز چه مقدار شیر تولید می‌کند؟ ۵۰ کیلوگرم. درست هست که مصرف گاو هلشتاین بیشتر از گاو بومی هست ولی اگر همین میزان تغذیه را به گاو بومی بدهید ۵۰ کیلو شیر تولید نمی‌کند. در مورد میکروب‌ها و… هم همین طور است. راندمان سویه‌ها با هم متفاوت است.
- برای انتخاب و توسعه سویه‌های صنعتی مناسب از چه روش‌هایی بهره می‌گیرید؟
برای این کار روش‌های متفاوتی وجود دارد. مثلا در زمینه DNA نوترکیب ممکن است ازجهش، کریسپر، پلازمید و… استفاده کنید یا حتی بهینه سازی محیط کشت. که از همه این موارد استفاده می‌کنیم.
- کمی راجع به محیط کشت‌هایی مورد استفاده در صنایع توضیح بفرمایید.
شما قند مورد نیاز برای محیط کشت را در نظر بگیرید. هم می‌توانید مثلاً از قند خوراکی استفاده کنید هم قند موجود در ملاس چغندر قند. قیمت قند خوراکی چه قدر است؟ هر کیلوگرم ده هزارتومان. ملاس چغندر قند چه طور؟ هر کیلوگرم صد تومان. حالا با توجه به محصولی که قصد تولید آن را دارید و بر اساس حساسیت و صرفه اقتصادی محیط کشت مناسب را انتخاب می‌کنید. محیط کشت ممکن است سنتزی و گران قیمت باشد یا طبیعی و ارزان قیمت. اصولاً محیط کشت‌های سنتزی و گران قیمت برای تولید آنزیم‌های با حجم کم و قیمت زیاد مثل آنزیم‌های دارویی مورد استفاده قرار می‌گیرد و محیط کشت‌های طبیعی مثل آب پنیر، ملاس چغندر قند، CSL، خاک اره، کنجاله سویا و… برای آنزیم‌های ساده تر.
- برای کشت میکرو ارگانیسم‌ها از فرایندهای پیوسته استفاده می‌کنید یا ناپیوسته؟
در زیست‌شناسی بر خلاف شیمی از فرایندهای پیوسته استفاده نمی‌شود. عموماً ناپیوسته هست. دلایل زیادی وجود دارد. مثلاً در صنایع دارویی هر کشتی که انجام می‌شود تحت عنوان یک بچ نامبر یا سری ساخت شناخته می‌شود. چهار بچ را با یکدیگر مخلوط می‌کنند و یک لات نامبر شکل می‌گیرد که بر روی محصولات درج می‌شود. حال اگر به هر دلیلی طی تولید این محصول مشکلی به وجود آمده باشد که سلامت انسان را به خطر بیاندازد کلیه محصولات با این بچ نامبر و لات نامبر که طی یک کشت به دست آمده است را جمع آوری می‌کنند. حال اگر کشت پیوسته باشد امکان چنین کنترلی وجود ندارد.
در واقع در صنایع دارویی پس از هر کشت یا هر بچ کل سیستم استرلیزه شده و فرایند کشت از نو شروع می‌شود.
اجازه دهید از یک مثال ساده استفاده کنم. جایی سراغ دارید که قرمه سبزی را به صورت پیوسته تولید کنند؟ به همین میزان که تولید قرمه سبزی به صورت پیوسته نامأنوس هست تولید پیوسته هم در زیست‌شناسی عجیب هست.
- کمی راجع به فرایندهای پایین دستی شامل خالص سازی، تثبیت و… که در این مرکز صورت می‌پذیرد توضیح بفرمایید.
آنزیم ممکن است درون سلولی باشد یا برون سلولی که اگر برون سلولی باشد کار کردن با این آنزیم راحت تر هست چون نیازی به تخریب سلولی نیست و محتویات متنوع سلولی به ترکیبات موجود در محیط کشت افزوده نمی‌شود.
در ابتدا مواد جامد محیط کشت را با سانتریفیوژ، فیلتر پرس و… جدا می‌کنند و محلول باقی مانده که حاوی آنزیم است را نگه می‌دارند. درون خود این محلول نیز تعداد قابل توجهی ماده مختلف وجود دارد. مثل نفت خام که از مواد مختلفی تشکیل شده و در برج تقطیر با استفاده از گرما جداسازی صورت می‌گیرد. فقط در اینجا امکان استفاده از گرما وجود ندارد چون آنزیم را تخریب می‌کند. یکی از روش‌ها جداسازی غشایی است یکی دیگر کروماتوگرافی و… که به آن‌ها اشاره شد. در نهایت باید ماده مورد نظر را خشک کرده و به صورت پودر درآورد. که باز نمی‌توان از گرما استفاده کرد و فریز درایینگ انجام می‌شود. گاهی حتی ماده مورد نظر را تصعید می‌کنیم.
- کروماتوگرافی از نوع پریپریتیو هست یا آنالیتیکال؟
قسمت پریپریتیو داریم و قسمت آنالیتیکال. در قسمت آنالیتیکال قصد داریم تا بفهمیم چه موادی داخل محلول وجود دارد و قسمت پریپریتیو برای تولید به کار می‌رود. و از بافرهای مختلفی مانند تریس بافر، فسات بافر و… برای این کار استفاده می‌کنیم.
بخش دوم: بررسی بازار اقتصادی آنزیم
- آینده بازار آنزیم را چگونه ارزیابی می‌کنید؟ آیا شاهد نفوذ و گسترش بیشتر آنزیم‌ها در صنایع و جایگزینی فرایندهای شیمیایی وکاتالیست‌ها با آنزیم‌ها خواهیم بود؟
حتماً. مثلاً الان مطرح هست که میزان گوگرد مازوت تولیدی ایران زیاد است و به کشتی‌هایی که از این مازوت استفاده می‌کنند هشدار داده‌اند. برای کاهش مازوت دو راه وجود دارد. یکی روش شیمیایی است. یکی هم روش زیستی. برخی باکتری‌ها می‌توانند گوگرد را جذب و به صورت SH₂ آزاد کنند. تقریباً هر کار شیمیایی را میتوان به صورت زیستی هم انجام داد فقط نیاز به دانش‌فنی هست. تقریباً آشنایی مردم با حوزه بیوتکنولوژی و استفاده از آن رو به افزایش هست.
- دورنمایی از میزان نیاز کشور، میزان تولید داخلی و رقبای خارجی موجود ترسیم بفرمایید.
طبق آماری که پنج سال پیش از گمرکات کشور دریافت کردم سالانه حدود ۵۰۰۰ تن واردات آنزیم در کشور وجود دارد. که این حجم از واردات در آن سال چیزی حدود بیست میلیار تومان ارزش ریالی داشت. از این ۵۰۰۰ تن یک سوم آن مربوط به آنزیم‌های بخش شوینده است. در دنیا هم تقریباً یک سوم از کل تولیدات آنزیم به صنایع شوینده اختصاص دارد. باید به این نکته هم توجه داشت که به طور کلی مصرف آنزیم به دلیل توسعه کاربرد‌های آن در صنایع مختلف رو به افزایش است. از طرف دیگر میزان تولید داخلی آنزیم در کشور چیزی نزدیک به صفر است.
بزرگترین شرکت و رقیب خارجی در این حوزه، شرکت نووزایم دانمارک است که نیمی از بازار آنزیم دنیا را به صورت انحصاری در اختیار دارد و اخیرا بخش عمده‌ای از سهام آن توسط امریکایی‌ها خریداری شده. شرکت معتبر بعدی جنن کور آمریکاست در ایالت کالیفرنیا و بعد از آن دی اس ام آلمان.که تقریبا ۸۰ درصد تولید جهان در اختیار این سه شرکت است. در کل صنعت آنزیم در ایران فاصله زیادی با رقبای خارجی دارد.
- مشتریان عمده داخلی آنزیم چه صنایعی هستند و در حال حاضر با کدام یک از این صنایع در تعامل و تجارت هستید؟
عمده از نظر وزنی، قیمتی و حجمی متفاوت است. ولی به طور کلی مصرف کننده‌های عمده عبارت‌اند از صنایع شوینده مثل گلرنگ و پاگسان و… بعد از آن صنایع دام و طیور و خصوصاً آنزیم فیتاز که با توجه به تحریم‌ها تأمین این آنزیم با چالش‌های فراوانی مواجه شده و سایرین هم تقریباً با توجه به بازه‌ای که قبلاً ترسیم کردم رتبه بندی می‌شوند.
- کمی در رابطه با هزینه‌های راه‌اندازی یک واحد تولید آنزیم برای ما توضیح بفرمایید.
حدود پنج سال پیش برای یک واحد با ظرفیت پانصد تن آنزیم صنایع شوینده در سال چیزی حدود بیست میلیارد تومان تخمین زدیم.
- آیا امکان تولید آنزیم در قالب طرح‌های زودبازده اقتصادی وجود دارد؟
دور از ذهن به نظر می‌رسد. چون عموماً باید فعالیت خود را با آنزیم‌های حجم بالا و قیمت کم شروع کنند که در اینگونه موارد هم نیاز به تأسیس واحدهای بزرگ می‌باشد. اگر چه ممکن هست شما بتوانید در خانه خودتان هم این کار را با یک فرانتور ۱۰۰ لیتری انجام دهید. فقط این موضوع مربوط به آنزیم‌های حجم کم و قیمت بالاست که نیاز به دانش فنی بالایی دارد.
- سودآوری و زمان بازگشت اصل سرمایه در این صنعت را چگونه ارزیابی می‌کنید؟
چیزی که ما تخمین زدیم حدود پنج سال است. یعنی اگر شما مثلاً هشتاد میلیارد برای یک واحد با ظرفیت پانصد تن در سال در زمینه آنزیم‌های شوینده هزینه کنید ظرف پنج سال هزینه‌ای که انجام دادید باز خواهد گشت وپس از آن برای شما سود حساب می‌شود.
- کشور را در زمینه تولید صنعتی آنزیم‌ها از منظر دانش فنی، وسایل و تجهیزات لازم برای تولید، تصویب استانداردهای لازم و… چگونه ارزیابی می‌کنید؟
در زمینه فعالیت‌های ساده و پرحجم مانند صنایع شوینده از نظر تجهیزات و… مشکلی نیست ولی در موارد حساس مانند آنزیم‌های دارویی و.. هنوز کمی وابستگی وجود دارد. کلاً در زمینه بیوتکنولوژی از نظر تأمین زیر ساخت‌ها کمی ضعیف هستیم. دانش فنی موارد ساده مثل آنزیم‌های شوینده و دام طیور و… را کسب کرده‌ایم ولی برای دست‌یابی به لایه‌های بالایی و حساس نیاز به زمان داریم.
- آیا تا به حال در این مرکز نمونه تجاری سازی شده که مورد مصرف صنایع قرار بگیرد به بهره برداری رسیده است؟
در مورد آنزیم‌های شوینده دارای TRL هشت هستیم.یعنی اگر سطح نهایی را نه در نظر بگیریم فقط یک مرحله دیگر فاصله داریم. فیتاز هم تقریباً همینطور.
- به عنوان فرد صاحب نظر اگر دانشجویی عزم آن را داشته باشد تا در زمیه آنزیم پایان‌نامه ارشد یا دکتری خود را به مرحله تجاری سازی برساند چه تمهیداتی را باید در مراحل مختلف اعم از انتخاب موضوع و… بیاندیشد؟
به نظرم به دلیل پیچیدگی کار، با آنزیم‌های ناخالص و ساده شروع کنند. همان کاری که ما انجام دادیم.
- آیا کسانی که در زمینه آنزیم ایده یا سویه‌های مناسب برای تولید صنعتی دارند می‌توانند از امکانات این مرکز استفاده کنند و با شما مشارکت کنند؟
بله. هستند افرادی که گاهی مراجعه می‌کنند و نیاز‌های خود را با ما در میان می‌گذارند و ما نیازشان را تأمین می‌کنیم.
- برنامه شما برای توسعه این مرکز چیست؟
مهم‌ترین برنامه ما این هست که یک دانش فنی را به طور کامل تدوین کنیم و با مشارکت یک سرمایه‌گذار یک واحد صنعتی ایجاد کنیم و از سود حاصل از این کار بتوانیم فعالیت‌های خود را گسترش دهیم و به دانش فنی‌های دیگر دست پیدا کنیم.
ممنون و متشکر از وقتی که به ما اختصاص دادید.
