انقلابي نوين در تشخيص عامل مولكولي بيماري‌ها با روش ابداعي محققان ايراني

[هیوا]

سه دانشمند ايراني دانشگاه‌هاي آمريكا با ابداع شيوه‌اي جديد در عرصه دانش نوين «بيولوژي سيستمي»، افقي جديد در تشخيص و درمان بيماريهاي پيچيده و صعب العلاج نظير انواع سرطان‌ها، اسكيزوفرنيا، افسردگي حاد، اعتياد و ساير بيماري‌ها و اختلالات رواني گشودند.
به گزارش خبرنگار «پژوهشي» خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا)، اين شيوه جديد كه توسط دكتر عفت اماميان، دانش‌آموخته دانشگاه‌هاي علوم پزشكي تهران و مينه سوتاي آمريكا و استاديار سابق دانشگاه راكفلر نيويورك، دكتر علي عبدي دانش‌آموخته دانشگاه‌هاي تهران و مينه سوتا و دانشيار دانشگاه نيوجرسي و دكتر مهدي برادران طهوري، دانش‌آموخته دانشگاه‌هاي صنعتي شريف و استنفورد و استاد يار دانشگاه نورث وسترن ابداع شده، مي‌تواند ميزان تاثير مولكول‌هاي مختلف در بروز بيماري‌هاي پيچيده را مشخص و كليدي براي شناسايي عوامل اصلي بيماري‌ها و مهار آنها باشد.
نتايج تحقيقات اين محققان طي مقاله‌اي در شماره 21 اكتبر مجله علمي Science Signaling به چاپ رسيده و طرح روي جلد اين مجله معتبر علمي را نيز به خود اختصاص داده است.

دكتر اماميان كه در حال حاضر به عنوان رييس شركتي موسوم به ATNT (فن‌آوري‌هاي پيشرفته براي تكنيك‌هاي درماني جديد) تحقيقات خود را بر شناسايي عوامل مولكولي مؤثر در بيماري‌ها متمركز كرده و جنبه‌هاي بيولوژيك فن‌آوري ابداعي را طراحي كرده و دكتر عبدي، متخصص مخابرات، پردازش سيگنال و شبكه‌هاي مولكولي كه به همراهي دكتر طهوري، هدايت بخش‌هاي مهندسي پروژه را بر عهده داشته در كنفرانسي تلفني با خبرنگار پژوهشي ايسنا توضيحاتي در خصوص «تكنيك مهندسي شناسايي عوامل اصلي بيماري‌زا» و كاربردهاي آن ارائه داده‌اند؛ تكنيكي تلفيقي از آخرين يافته‌هاي مهندسي و زيست‌شناسي سلولي مولكولي كه به زعم آنها چشم‌اندازي بسيار روشن و اميد بخش در درمان پيچيده‌ترين و در عين حال شايع‌ترين و پرهزينه‌ترين بيماريهاي جسمي و رواني مي‌گشايد و مي‌تواند كليد بسياري از ابهامات و سوالات بي‌پاسخ درباره عامل مولكولي و نحوه درمان اين بيماري‌ها باشد.
دكتر اماميان در كنفرانس تلفني ايسنا اظهار كرد: بيماري‌ها از نظر علت دو دسته هستند. برخي مثل‌ هانتينگتون بر اساس اختلال در عملكرد يك مولكول مشخص بروز مي‌كنند ولي بخش عمده بيماري‌ها از نظر مولكولي پيچيده بوده و ناشي از اختلال در عملكرد تعداد زيادي از مولكول‌ها هستند. عملكرد صحيح هر سلول كه از تعداد زيادي مولكول‌هاي مختلف تشكيل شده، مستلزم كارايي درست مجموعه‌اي از مولكول‌هاست و اختلال در عملكرد آنها مي‌تواند كارايي سلول را مختل كرده و باعث بروز بيماري شود.
وي خاطر نشان كرد: دانشمندان از سال‌ها پيش به نقش مولكول‌هاي مختلف در بروز بيماري‌هاي پيچيده پي برده و براي بررسي علت آنها روي تك تك مولكول‌هاي دخيل در بيماري متمركز مي‌شوند و در واقع عملكرد مولكول را به صورت منفرد بررسي مي‌كنند. طي سه چهار سال اخير رويكرد جديدي موسوم به «بيولوژي سيستمي» در عرصه تحقيقات زيست شناسي سلولي ــ مولكولي و بررسي بيماري‌ها ايجاد شده كه در بيماري‌هاي پيچيده، سلول را به عنوان يك سيستم پيچيده مركب از مولكول‌هاي مختلف مورد بررسي قرار مي‌دهد.
دكتر اماميان تصريح كرد: ما در تحقيقات خود با الهام از روش‌هاي مهندسي شناسايي اختلالات مدارات پيشرفته الكتريكي، موفق به ابداع روشي شديم كه مي‌تواند با مدل‌سازي شبكه‌هاي مولكولي پيچيده داخل سلول، نقش هر يك از مولكول‌ها را در اختلالات سلولي و بروز بيماري‌ها مشخص كند.
دكتر عبدي نيز خاطر نشان كرد: در رشته‌هاي مهندسي روش‌هايي وجود دارد كه در صورت اختلال در يك مدار پيچيده كه از هزاران هزار نود (گره) تشكيل شده كدام يك از اجزا و به چه ميزان در بروز اختلال مؤثر بوده‌اند. ايده طرح ما مبتني بر مدل‌سازي شبكه‌هاي داخل سلولي است به نحوي كه بتوانيم قادر به تحليل آن و تعيين اهميت هر مولكول داخل شبكه و ميزان تاثير اختلال آن در مختل شدن كل سيستم و ايجاد بيماري باشيم.

دستيابي به كليد بيماري‌هاي پيچيده با تكنيك ابداعي
وي با تاكيد بر اين كه چنين شيوه‌اي براي تعيين نقش مولكول‌ها در بروز بيماري‌ها براي نخستين بار ارائه شده است در تشريح كاربردهاي اين روش، گفت: در بيماريهاي پيچيده مثل اسكيزوفرينا كه عامل آن پس از سالها تحقيق همچنان نامشخص است، هر از چند گاهي يك مولكول به عنوان عامل اصلي بيماري معرفي مي‌شود، ولي مشخص نيست كه كدام مولكول واقعا مؤثرتر است، روش ما مي‌تواند به عنوان مثال شبكه‌هاي مولكولي سلول‌هاي عصبي را بررسي كرده و بر اساس ميزان تاثير هر مولكول در بيماري عددي را به آن نسبت داده و آنها را رتبه بندي كند.
دكتر عبدي در گفت‌و‌گو با ايسنا تصريح كرد: با مشخص شدن اين كه كدام مولكول‌ها نقش بيشتري در بروز بيماري دارند مي‌توان درمان بيماري را به رفع اختلال در آن مولكول‌ها متمركز كرد و از بين مولكول‌هاي مختلف مؤثر در بيماري آنهايي را كه در بيماري مؤثرتر و هدف گرفتن آنها در روند درمان كم خطرتر است مشخص كرد.
دكتر اماميان نيز با بيان اين كه تكنيك ابداعي مي‌تواند كليد شناسايي مولكولي بيماريهاي پيچيده از جمله انواع سرطان‌ها، بيماري‌ها و مشكلات رواني مثل اسكيزوفرنيا، اعتياد، افسردگي و ... باشد، خاطر نشان كرد: بيماري‌هاي رواني و سرطان از شايع‌ترين بيماري‌ها هستند به طوري كه حدود يك درصد مردم به اسكيزوفرنيا مبتلاء هستند و حدود 25 درصد زنان در طول زندگي يك حمله حاد افسردگي را تجربه مي‌كنند. مشكل مضاعفي كه بيماريهاي رواني و اعتياد دارند اين است كه نه تنها فرد بلكه جامعه را تحت تاثير قرار مي‌دهند و لذا شناخت عوامل مولكولي مؤثر در بروز چنين بيماريهاي پيچيده رواني مي‌تواند گام مهمي در ارتقاي سلامت جامعه باشد.

دستيابي به امكانات منحصر به فرد و كاهش چشمگير هزينه مطالعات بيولوژيك با روش ابداعي محققان ايراني
اين پژوهشگر بيولوژي سيستمي در ادامه درباره مزاياي روش ابداعي به ايسنا گفت: اساس اين روش تلفيقي از تكنيكهاي رياضي و مهندسي و كاربرد آنها در سيستمهاي زيستي است. اين كشف را مي‌توان به ابداع مباني رايانه در چند دهه قبل تشبيه كرد كه كاربردهاي متنوع آن به تدريج مشخص شد و مطمئنا اين روش كه دقت بالاي آن با آزمايش ثابت شده مي‌تواند تحولي جدي در تشخيص و درمان بيماريها ايجاد كرده و با توجه به اين كه مبتني بر رياضي است، هزينه‌هاي مربوطه را نيز به نحوي چشمگير كاهش دهد.
دكتر عبدي در پاسخ به اين سوال كه با توجه به تفاوت سيستم‌هاي بيولوژيك با سيستمهاي غير زنده الكتريكي چگونه از روشهاي مهندسي در تكنيك ابداعي استفاده شده است، تصريح كرد: با توجه به تفاوت‌هاي بارز سيستم‌هاي زنده و غير زنده امكان استفاده مستقيم از اين روشها وجود ندارد، بلكه تلاش شده ساختار مولكولي سلول به نحوي مدلسازي شده و ورودي و خروجي‌هاي شبكه به نحوي طراحي شوند كه بتوانيم از آن ابزارها استفاده و ميزان تاثير اختلال هر يك از مولكولها در اختلال سيستم را تعيين كنيم.
وي خاطر نشان كرد: علم بيولوژي در سالهاي اخير تا حد زيادي مولكول‌هاي مؤثر در هر بيماري را شناخته و با توجه به همين اطلاعات مي‌توان شبكه‌ها را به بهترين شكل طراحي كرد، مثلا در بيماري سرطان كه طي آن با تكثيري بي‌رويه سلولها مواجهيم خروجي سيستم را مولكولهايي در نظر مي گيريم كه در تقسيم و تكثير سلول‌ها نقش دارند يا در بيماري اسكيزوفرنيا كه هنوز براي مهار اختلالات شناختي ناشي از آن درماني نيافته‌ايم مولكولي را كه نقش آن در بروز اين اختلالات به اثبات رسيده خروجي قرار مي‌دهيم و محاسبات شبكه را بر اساس آن انجام مي‌دهيم.
دكتر اماميان در عين حال تاكيد كرد كه طراحي چنين شبكه‌ها و مدلهاي محاسباتي در زمينه هر بيماري مستلزم مطالعه صدها مقاله مربوط به جنبه‌ها و عوامل مولكولي مؤثر در آنهاست كه بر اساس اين اطلاعات معادلات رياضي مربوط به هر يك نوشته شده و شبكه طراحي و تست مي‌شود كه چنين فرايندي بسيار وقتگير است.
دكتر عبدي هم درباره ارزيابي عملي كارايي اين تكنيك، بيان كرد: اين روش روي پروتئين‌هاي مختلف تست شده و صحت يافته‌هاي آن با توجه به نتايج مطالعات موجود تاييد شده و حتي برخي مولكول‌هايي كه نقش آنها شناخته نشده بودند نيز با اين روش پيش‌بيني شده‌اند.
دكتر اماميان و دكتر عبدي در پايان با بيان اين كه حدود سه چهار سال است براي عملي كردن ايده الگوبرداري از روش‌هاي مهندسي در سيستم‌هاي بيولوژيك با همكاري دكتر طهوري تحقيقات اين پروژه را پيگيري كرده‌اند، جدي‌ترين مشكل در اجرايي كردن اين ايده را رسيدن به درك و زبان مشترك علمي خصوصا در مرحله ارائه مقاله با توجه به تفاوت اصطلاحات حوزه‌هاي مهندسي و زيست شناسي عنوان كردند كه اين سه محقق را به مطالعه در زمينه‌هاي تخصصي غير از رشته تحصيلي و تحقيقاتي آنها ناگزير كرده است.
آنها در عين حال تاكيد كردند كه با توجه به اهميت مساله و تاثير تكنيك ابداعي در درمان بيماري‌هاي پيچيده تحقيقات در اين زمينه را با مدل‌سازي شبكه‌هاي مولكولي بيماريهاي مختلف ادامه مي‌دهند.
گفتني است، دكتر عفت اماميان تحصيلات دانشگاهي خود را در رشته پزشكي طي سالهاي 1368 تا 1375 در دانشگاه علوم پزشكي تهران پشت سر گذاشته و از سال 76 در دپارتمان روانپزشكي دانشگاه مينه سوتاي آمريكا در زمينه بيماري اسكيزوفرني به تحقيق اشتغال داشته است.
وي از سال 80 به عنوان استاديار در دانشگاه راكفلر نيويورك فعاليت داشته و از يك سال و نيم پيش با راه‌اندازي شركت تحقيقاتي Advanced Technologies for Novel Therapeutics با همكاري دانشگاههاي مختلف در زمينه شناخت عوامل مولكولي بيماريها تحقيق مي‌كند.
به گزارش ايسنا، دكتر علي عبدي هم تحصيلات خود را تا مقطع كارشناسي ارشد رشته مخابرات در دانشگاه تهران گذرانده و حدود 10 سال پيش براي ادامه تحصيل به آمريكا رفته و پس از اتمام دوره دكتري مهندسي برق در دانشگاه مينه سوتاي به هيات علمي دانشگاه نيوجرسي ملحق شده و در حال حاضر به عنوان دانشيار اين دانشگاه به تحقيق و تدريس در زمينه سيستم‌هاي مخابراتي پردازش سيگنال و شبكه‌هاي مولكولي اشتغال دارد.
دكتر مهدي برادران طهوري نيز تحصيلات كارشناسي خود را حدود هشت سال پيش در رشته مهندسي كامپيوتر و علوم كامپيوتر در دانشگاه صنعتي شريف به پايان برده و دو سال بعد تحصيلات كارشناسي‌ارشد خود را در مهندسي الكترونيك و سال بعد(2003)، دوره دكتري خود را در اين رشته در دانشگاه استنفورد به پايان برده و در حال حاضر به عنوان استاديار دپارتمان مهندسي الكترونيك و كامپيوتر در دانشگاه نورث وسترن فعاليت دارد.

www.iranbiology.ir