دانشمند ایرانی مساله توپولوژی پروتئین ها را بعد از نیم قرن حل کرد - مجله سرگرمی

پروفسور علیرضا مشاقی، استاد دانشگاه لایدن هلند در گفت وگو با خبرنگاران، با بیان این که تکنیک توپولوژی مداری از دستاوردهای تیم ما در حوزه ریاضی و فیزیک نظری است، اظهار کرد: تکنیک توپولوژی مداری تحول بزرگی در حوزه توپولوژی مولکولی ایجاد نموده است. با این تکنیک می توان چیدمان ساختار داخلی پروتئین ها را طبقه بندی و شمارش کرد و کاربردهایی نیز در حوزه های غیر پزشکی و صنعت دارد. از جمله می توان از توپولوژی مداری در مهندسی شیمی، هوش مصنوعی یا زبان شناسی استفاده کرد.

وی در ادامه شرح داد: پروتئین­ ها مولکول­ هایی هستند که بسیاری از کارهای بدن انسان از جمله فراوری انرژی، انقباض عضلات، مبارزه با عفونت ­های باکتریایی و ویروسی و اعمال مغز همچون خواب و بیداری را کنترل می­ نمایند. به عبارت دیگر، پروتئین­ ها، زنجیره ­های مولکولی تاخورده ­ای هستند که برای انجام کارهای مختلف در بدن، باید اشکال خاصی را به خود بگیرند. اما پرسش اساسی که مطرح می گردد، این است که شکل یک پروتئین چیست و چگونه تعریف می­ گردد؟

وی ادامه داد: همه ما با مفهوم شکل آشنا هستیم. به عنوان مثال مغز ما چندین لیوان با رنگ و اندازه و جنس مختلف را از یک توپ تمایز می­ دهد. هر چند لیوان­ ها از بسیاری لحاظ متفاوت باشند در یک چیز مشترکند: شکل، که ریاضی­دان ها به آن توپولوژی می­ گویند.

مشاقی اعلام کرد: در طول یک قرن گذشته، پیشرفت ­های مهمی از جمله ابداع روش­ های کریستالوگرافی و طیف سنجی امکان شناسایی جنس، اندازه و هندسه پروتئین­ ها را فراهم نموده است. اما توپولوژی پروتئین­ ها همچنان ناشناخته مانده است. هر چند ریاضی­دان ها با نظریه گره­ ها توانستند تاخوردگی زنجیره ­های همچون طناب را مطالعه و طبقه­ بندی نمایند، ولی این نظریه نتوانست توپولوژی پروتئین­ ها را شرح دهد.

مدیرگروه بیوفیزیک پزشکی و مهندسی زیستی در مرکز پژوهش ­های دارویی لایدن ادامه داد: دو دلیل عمده مانع پیروزیت نظریه گره ­ها شد؛ یکی اینکه پروتئین­ ها بر خلاف طناب چسبنده هستند و اتصالاتی درون زنجیره پروتئینی بین برخی نقاط وجود دارد. دوم اینکه اگر دو انتهای پروتئین­ ها را همچون یک طناب در هم تنیده در دست بگیریم و بکشیم، پروتئین­ ها از هم باز می ­شوند و در 97 درصد مواقع هیچ گرهی به جا نمی­ ماند.

مشاقی با اشاره به پیروزیت تیم خود در حل مساله توپولوژی پروتئین ­ها توضیح داد: نظریه جدید که توپولوژی مداری (Circuit topology) نامیده می­گردد، اجازه می­ دهد که همزمان اتصالات و درهم تنیدگی­ های زنجیره پروتئینی را طبقه بندی و مقایسه کنیم. نظریه جدید جهتهای پژوهشی تازه­ای در حوزه فیزیک پروتئین ها، مهندسی پروتئین و مطالعات تکاملی باز خواهد نمود. بد تاخوردگی پروتئین­ ها به ویژه در ایجاد بیماری­ های تحلیل عصبی و عضلانی و نیز برخی سرطان ­ها از جمله سرطان پستان و پروستات دیده می ­گردد. از این رو، مطالعات توپولوژیک می­ تواند تحولی در فهم مکانیسم و یافتن درمان­ های جدید ایجاد کند.

این استاد و پژوهشگر وابسته به دانشگاه هاروارد آمریکا و دانشگاه فودان چین، اعلام کرد: این پژوهش حاصل حدود 10 سال کوشش دانشمندان بوده است و مراکز متعددی از جمله دانشگاه لایدن هلند، دانشگاه هاروارد آمریکا، موسسه ماکس پلانک، ESPCI پاریس و دانشگاه استنفورد در این پروژه همکاری داشته اند. همچنین پژوهشگرانی از دانشگاه های ایران همچون دانشگاه صنعتی شریف، دانشگاه شیراز و دانشگاه کاشان همکاران این پروژه بوده اند. نتایج این پروژه در مقالات متعددی به چاپ رسیده و بخش نهایی آن در مجله iScience منتشر شده است.

وی در ادامه اظهار کرد: تیم ما همچنین برای نخستین بار روش های فیزیک آماری را در حوزه تشخیص پزشکی به کار گرفته است که جهت پژوهشی جدیدی را هم در پزشکی و هم در فیزیک می گشاید. با استفاده از این روش ها امکان تشخیص زودهنگام و دقیق بیماری ها به وجود می آید.

این دانشمند ایرانی که علاوه بر کارهای پژوهشی بنیادی، در حوزه های پژوهش های بالینی چشم پزشکی نیز فعال است و در مورد استفاده از روش متابولمیکس در بیماری های سطح چشم پیشگام بوده است، اظهار کرد: ما کارهای متعددی در راستای استفاده از سلول های بنیادی و مهندسی ایمنی برای درمان بیماری های چشمی انجام داده ایم. از جمله می توان از این روش ها برای درمان زخم قرنیه و نیز جلوگیری از رد شدن پیوند قرنیه استفاده کرد.

ساخت میکرو تراشه ای برای مطالعه بیماری های ویروسی

پروفسور مشاقی برای نخستین بار در جهان پیروز به ساخت میکروتراشه بیماری های ویروسی از جمله ابولا شده است تا امیدهایی را برای نجات جان هزاران بیمار نیازمند در سراسر جهان محقق نموده باشد.

وی با اشاره به ساخت اندام تراشه برای مطالعه بیماری های ویروسی و ایمنی، گفت: آزمایشگاه ما از انبرک نوری برای مطالعه و دستکاری یک تک مولکول پروتئین و یا یک تک سلول خونی یا سرطانی استفاده می نماید. مطالعه بدن انسان در این ابعاد کوچک این امکان را می دهد که تغییراتی که معمولا از چشم پنهان می گردد را بتوان دید. این تغییرات کوچک البته می توانند گسترش یافته و منجر به تظاهرات بالینی مهم از جمله مقاومت دارویی و یا عوارض دارویی خطرناک شوند. این پژوهش ها به این سؤال مهم پاسخ می دهند که چرا یک روش درمانی در یک فرد پیروز است و در فرد دیگر نه. چرا برخی بیماری ها مانند ابولا و کرونا در برخی افراد تظاهرات شدید منجر به مرگ دارند و در برخی دیگر اینگونه نیست.

مشاقی توضیح داد: پس از فهم رفتار یک تک سلول به یاری انبرک نوری یا روش های شیمیایی (از جمله متابولومیکس تک سلولی) می توان آن سلول ها را در فضای بدن قرار داد تا تاثیر سایر سلول ها را در بیماری زایی و پاسخ به درمان دید. گروه ما این کار را با شبیه سازی اندام بر روی تراشه (Organ Chips) انجام می دهد. فناوری اندام تراشه می تواند جایگزین مدل های حیوانی در پژوهش های پزشکی گردد. این امر بخصوص در بیماری هایی مثل ابولا که در آن کار با مدل های حیوانی بسیار مشکل و گران است، توانست تحولی مهم ایجاد کند.

به گزارش خبرنگاران، پروفسور علیرضا مشاقی، استاد دانشگاه لایدن هلند و مدیر گروه مهندسی زیستی در موسسه پژوهش های دارویی لایدن در زمینه بیماری های ناشی از بدتاخوردگی پروتئین ها از جمله سرطان و بیماری های عصبی عضلانی و نیز ساخت اندام تراشه برای مطالعه بیماری های ویروسی و ایمنی پژوهش می نماید.

مشاقی پس از گذراندن دوره دبیرستان وارد دانشکده پزشکی دانشگاه تهران شد و به عنوان اولین دانشجوی تحصیلات همزمان کشور مدرک دکترای پزشکی و لیسانس و فوق لیسانس خود را در همین دانشگاه و در رشته شیمی و بیوفیزیک گرفت. سپس در دانشگاه صنعتی شریف در دوره کارشناسی ارشد فیزیک تحصیل کرد.

وی در سال 2008 میلادی دوره پست مستر را در دانشگاه فدرال زوریخ (ETH) در رشته مهندسی مواد به انتها رساند و پیروز به اخذ مدرک دکتری با درجه ممتاز در رشته علوم نانو و فیزیک از دانشگاه صنعتی دلفت شد. وی همچنین در دانشکده پزشکی هاروارد دوره فلوشیپ چشم پزشکی را به انتها برد.

مشاقی در دانشگاه های مختلفی از جمله دانشگاه هاروارد، دانشگاه ام ای تی، دانشگاه استنفورد و دانشگاه تهران تدریس و پژوهش نموده است. وی به ویژه در جهت رشد پژوهش و آموزش میان رشته ای در ایران بسیار فعال است و قانون تحصیلات همزمان آموزش عالی ایران به همت وی تدوین و تصویب شده است.

پروفسور مشاقی به عنوان محقق و دانشمندی برجسته برنده جایزه یک میلیون و 200 هزار دلاری سازمان پژوهش های ملی هلند برای پژوهش های تک سلولی بر روی سرطان و نیز جایزه 300 هزار دلاری مرکز دیستروفی عضلانی آمریکا شده است. وی در سال 2018، به خاطر پژوهش های بین رشته ای و تک مولکولی به عنوان کاشف سال انتخاب شد.

سهند بلاگ: سهند بلاگ: با سهند بلاگ از وبسایت و وبلاگ رایگان بهره ببرید