انقلابی درتشخیص عامل مولکولی بیماری‌هاباروش ابداعی محققان ایرانی

در گفت‌وگوی ایسنا با دو دانشمند ایرانی دانشگاه‌های آمریکا تشریح شد: انقلابی نوین در تشخیص عامل مولکولی بیماری‌ها با روش ابداعی محققان ایرانی

 

سه دانشمند ایرانی دانشگاه‌های آمریکا با ابداع شیوه‌ای جدید در عرصه دانش نوین «بیولوژی سیستمی»، افقی جدید در تشخیص و درمان بیماریهای پیچیده و صعب العلاج نظیر انواع سرطان‌ها، اسکیزوفرنیا، افسردگی حاد، اعتیاد و سایر بیماری‌ها و اختلالات روانی گشودند.

به گزارش خبرنگار «پژوهشی» خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، این شیوه جدید که توسط دکتر عفت امامیان، دانش‌آموخته دانشگاه‌های علوم پزشکی تهران و مینه سوتای آمریکا و استادیار سابق دانشگاه راکفلر نیویورک، دکتر علی عبدی دانش‌آموخته دانشگاه‌های تهران و مینه سوتا و دانشیار دانشگاه نیوجرسی و دکتر مهدی برادران طهوری، دانش‌آموخته دانشگاه‌های صنعتی شریف و استنفورد و استاد یار دانشگاه نورث وسترن ابداع شده، می‌تواند میزان تاثیر مولکول‌های مختلف در بروز بیماری‌های پیچیده را مشخص و کلیدی برای شناسایی عوامل اصلی بیماری‌ها و مهار آنها باشد.

نتایج تحقیقات این محققان طی مقاله‌ای در شماره 21 اکتبر مجله علمی Science Signaling به چاپ رسیده و طرح روی جلد این مجله معتبر علمی را نیز به خود اختصاص داده است.

دکتر امامیان که در حال حاضر به عنوان رییس شرکتی موسوم به ATNT (فن‌آوری‌های پیشرفته برای تکنیک‌های درمانی جدید) تحقیقات خود را بر شناسایی عوامل مولکولی مؤثر در بیماری‌ها متمرکز کرده و جنبه‌های بیولوژیک فن‌آوری ابداعی را طراحی کرده و دکتر عبدی، متخصص مخابرات، پردازش سیگنال و شبکه‌های مولکولی که به همراهی دکتر طهوری، هدایت بخش‌های مهندسی پروژه را بر عهده داشته در کنفرانسی تلفنی با خبرنگار پژوهشی ایسنا توضیحاتی در خصوص «تکنیک مهندسی شناسایی عوامل اصلی بیماری‌زا» و کاربردهای آن ارائه داده‌اند؛ تکنیکی تلفیقی از آخرین یافته‌های مهندسی و زیست‌شناسی سلولی مولکولی که به زعم آنها چشم‌اندازی بسیار روشن و امید بخش در درمان پیچیده‌ترین و در عین حال شایع‌ترین و پرهزینه‌ترین بیماریهای جسمی و روانی می‌گشاید و می‌تواند کلید بسیاری از ابهامات و سوالات بی‌پاسخ درباره عامل مولکولی و نحوه درمان این بیماری‌ها باشد.

دکتر امامیان در کنفرانس تلفنی ایسنا اظهار کرد: بیماری‌ها از نظر علت دو دسته هستند. برخی مثل‌ هانتینگتون بر اساس اختلال در عملکرد یک مولکول مشخص بروز می‌کنند ولی بخش عمده بیماری‌ها از نظر مولکولی پیچیده بوده و ناشی از اختلال در عملکرد تعداد زیادی از مولکول‌ها هستند. عملکرد صحیح هر سلول که از تعداد زیادی مولکول‌های مختلف تشکیل شده، مستلزم کارایی درست مجموعه‌ای از مولکول‌هاست و اختلال در عملکرد آنها می‌تواند کارایی سلول را مختل کرده و باعث بروز بیماری شود.

«بیولوژی سیستمی»، پرده‌برداری از اسرار سلول‌ها با تلفیق مهندسی و بیولوژی

وی خاطر نشان کرد: دانشمندان از سال‌ها پیش به نقش مولکول‌های مختلف در بروز بیماری‌های پیچیده پی برده و برای بررسی علت آنها روی تک تک مولکول‌های دخیل در بیماری متمرکز می‌شوند و در واقع عملکرد مولکول را به صورت منفرد بررسی می‌کنند. طی سه چهار سال اخیر رویکرد جدیدی موسوم به «بیولوژی سیستمی» در عرصه تحقیقات زیست شناسی سلولی ــ مولکولی و بررسی بیماری‌ها ایجاد شده که در بیماری‌های پیچیده، سلول را به عنوان یک سیستم پیچیده مرکب از مولکول‌های مختلف مورد بررسی قرار می‌دهد.

دکتر امامیان تصریح کرد: ما در تحقیقات خود با الهام از روش‌های مهندسی شناسایی اختلالات مدارات پیشرفته الکتریکی، موفق به ابداع روشی شدیم که می‌تواند با مدل‌سازی شبکه‌های مولکولی پیچیده داخل سلول، نقش هر یک از مولکول‌ها را در اختلالات سلولی و بروز بیماری‌ها مشخص کند.

دکتر عبدی نیز خاطر نشان کرد: در رشته‌های مهندسی روش‌هایی وجود دارد که در صورت اختلال در یک مدار پیچیده که از هزاران هزار نود (گره) تشکیل شده کدام یک از اجزا و به چه میزان در بروز اختلال مؤثر بوده‌اند. ایده طرح ما مبتنی بر مدل‌سازی شبکه‌های داخل سلولی است به نحوی که بتوانیم قادر به تحلیل آن و تعیین اهمیت هر مولکول داخل شبکه و میزان تاثیر اختلال آن در مختل شدن کل سیستم و ایجاد بیماری باشیم.

دستیابی به کلید بیماری‌های پیچیده با تکنیک ابداعی

وی با تاکید بر این که چنین شیوه‌ای برای تعیین نقش مولکول‌ها در بروز بیماری‌ها برای نخستین بار ارائه شده است در تشریح کاربردهای این روش، گفت: در بیماریهای پیچیده مثل اسکیزوفرینا که عامل آن پس از سالها تحقیق همچنان نامشخص است، هر از چند گاهی یک مولکول به عنوان عامل اصلی بیماری معرفی می‌شود، ولی مشخص نیست که کدام مولکول واقعا مؤثرتر است، روش ما می‌تواند به عنوان مثال شبکه‌های مولکولی سلول‌های عصبی را بررسی کرده و بر اساس میزان تاثیر هر مولکول در بیماری عددی را به آن نسبت داده و آنها را رتبه بندی کند.

دکتر عبدی در گفت‌و‌گو با ایسنا تصریح کرد: با مشخص شدن این که کدام مولکول‌ها نقش بیشتری در بروز بیماری دارند می‌توان درمان بیماری را به رفع اختلال در آن مولکول‌ها متمرکز کرد و از بین مولکول‌های مختلف مؤثر در بیماری آنهایی را که در بیماری مؤثرتر و هدف گرفتن آنها در روند درمان کم خطرتر است مشخص کرد.

دکتر امامیان نیز با بیان این که تکنیک ابداعی می‌تواند کلید شناسایی مولکولی بیماریهای پیچیده از جمله انواع سرطان‌ها، بیماری‌ها و مشکلات روانی مثل اسکیزوفرنیا، اعتیاد، افسردگی و ... باشد، خاطر نشان کرد: بیماری‌های روانی و سرطان از شایع‌ترین بیماری‌ها هستند به طوری که حدود یک درصد مردم به اسکیزوفرنیا مبتلاء هستند و حدود 25 درصد زنان در طول زندگی یک حمله حاد افسردگی را تجربه می‌کنند. مشکل مضاعفی که بیماریهای روانی و اعتیاد دارند این است که نه تنها فرد بلکه جامعه را تحت تاثیر قرار می‌دهند و لذا شناخت عوامل مولکولی مؤثر در بروز چنین بیماریهای پیچیده روانی می‌تواند گام مهمی در ارتقای سلامت جامعه باشد.

دستیابی به امکانات منحصر به فرد و کاهش چشمگیر هزینه مطالعات بیولوژیک با روش ابداعی محققان ایرانی

این پژوهشگر بیولوژی سیستمی در ادامه درباره مزایای روش ابداعی به ایسنا گفت: اساس این روش تلفیقی از تکنیکهای ریاضی و مهندسی و کاربرد آنها در سیستمهای زیستی است. این کشف را می‌توان به ابداع مبانی رایانه در چند دهه قبل تشبیه کرد که کاربردهای متنوع آن به تدریج مشخص شد و مطمئنا این روش که دقت بالای آن با آزمایش ثابت شده می‌تواند تحولی جدی در تشخیص و درمان بیماریها ایجاد کرده و با توجه به این که مبتنی بر ریاضی است، هزینه‌های مربوطه را نیز به نحوی چشمگیر کاهش دهد.

دکتر عبدی در پاسخ به این سوال که با توجه به تفاوت سیستم‌های بیولوژیک با سیستمهای غیر زنده الکتریکی چگونه از روشهای مهندسی در تکنیک ابداعی استفاده شده است، تصریح کرد: با توجه به تفاوت‌های بارز سیستم‌های زنده و غیر زنده امکان استفاده مستقیم از این روشها وجود ندارد، بلکه تلاش شده ساختار مولکولی سلول به نحوی مدلسازی شده و ورودی و خروجی‌های شبکه به نحوی طراحی شوند که بتوانیم از آن ابزارها استفاده و میزان تاثیر اختلال هر یک از مولکولها در اختلال سیستم را تعیین کنیم.

وی خاطر نشان کرد: علم بیولوژی در سالهای اخیر تا حد زیادی مولکول‌های مؤثر در هر بیماری را شناخته و با توجه به همین اطلاعات می‌توان شبکه‌ها را به بهترین شکل طراحی کرد، مثلا در بیماری سرطان که طی آن با تکثیری بی‌رویه سلولها مواجهیم خروجی سیستم را مولکولهایی در نظر می گیریم که در تقسیم و تکثیر سلول‌ها نقش دارند یا در بیماری اسکیزوفرنیا که هنوز برای مهار اختلالات شناختی ناشی از آن درمانی نیافته‌ایم مولکولی را که نقش آن در بروز این اختلالات به اثبات رسیده خروجی قرار می‌دهیم و محاسبات شبکه را بر اساس آن انجام می‌دهیم.

دکتر امامیان در عین حال تاکید کرد که طراحی چنین شبکه‌ها و مدلهای محاسباتی در زمینه هر بیماری مستلزم مطالعه صدها مقاله مربوط به جنبه‌ها و عوامل مولکولی مؤثر در آنهاست که بر اساس این اطلاعات معادلات ریاضی مربوط به هر یک نوشته شده و شبکه طراحی و تست می‌شود که چنین فرایندی بسیار وقتگیر است.

دکتر عبدی هم درباره ارزیابی عملی کارایی این تکنیک، بیان کرد: این روش روی پروتئین‌های مختلف تست شده و صحت یافته‌های آن با توجه به نتایج مطالعات موجود تایید شده و حتی برخی مولکول‌هایی که نقش آنها شناخته نشده بودند نیز با این روش پیش‌بینی شده‌اند.

دستیابی به زبان مشترک، مهمترین چالش محققان بیولوژی سیستمی

دکتر امامیان و دکتر عبدی در پایان با بیان این که حدود سه چهار سال است برای عملی کردن ایده الگوبرداری از روش‌های مهندسی در سیستم‌های بیولوژیک با همکاری دکتر طهوری تحقیقات این پروژه را پیگیری کرده‌اند، جدی‌ترین مشکل در اجرایی کردن این ایده را رسیدن به درک و زبان مشترک علمی خصوصا در مرحله ارائه مقاله با توجه به تفاوت اصطلاحات حوزه‌های مهندسی و زیست شناسی عنوان کردند که این سه محقق را به مطالعه در زمینه‌های تخصصی غیر از رشته تحصیلی و تحقیقاتی آنها ناگزیر کرده است.

آنها در عین حال تاکید کردند که با توجه به اهمیت مساله و تاثیر تکنیک ابداعی در درمان بیماری‌های پیچیده تحقیقات در این زمینه را با مدل‌سازی شبکه‌های مولکولی بیماریهای مختلف ادامه می‌دهند.

گفتنی است، دکتر عفت امامیان تحصیلات دانشگاهی خود را در رشته پزشکی طی سالهای 1368 تا 1375 در دانشگاه علوم پزشکی تهران پشت سر گذاشته و از سال 76 در دپارتمان روانپزشکی دانشگاه مینه سوتای آمریکا در زمینه بیماری اسکیزوفرنی به تحقیق اشتغال داشته است.

وی از سال 80 به عنوان استادیار در دانشگاه راکفلر نیویورک فعالیت داشته و از یک سال و نیم پیش با راه‌اندازی شرکت تحقیقاتی Advanced Technologies for Novel Therapeutics با همکاری دانشگاههای مختلف در زمینه شناخت عوامل مولکولی بیماریها تحقیق می‌کند.

به گزارش ایسنا، دکتر علی عبدی هم تحصیلات خود را تا مقطع کارشناسی ارشد رشته مخابرات در دانشگاه تهران گذرانده و حدود 10 سال پیش برای ادامه تحصیل به آمریکا رفته و پس از اتمام دوره دکتری مهندسی برق در دانشگاه مینه سوتای به هیات علمی دانشگاه نیوجرسی ملحق شده و در حال حاضر به عنوان دانشیار این دانشگاه به تحقیق و تدریس در زمینه سیستم‌های مخابراتی پردازش سیگنال و شبکه‌های مولکولی اشتغال دارد.

دکتر مهدی برادران طهوری نیز تحصیلات کارشناسی خود را حدود هشت سال پیش در رشته مهندسی کامپیوتر و علوم کامپیوتر در دانشگاه صنعتی شریف به پایان برده و دو سال بعد تحصیلات کارشناسی‌ارشد خود را در مهندسی الکترونیک و سال بعد(2003)، دوره دکتری خود را در این رشته در دانشگاه استنفورد به پایان برده و در حال حاضر به عنوان استادیار دپارتمان مهندسی الکترونیک و کامپیوتر در دانشگاه نورث وسترن فعالیت دارد.