تحلیل اکونومیست از:
تازه‌ترین فن‌آوری‌های زیستی
هفت سال پیش یکی از جاذبه‌های مرکز «میلنیوم دام» در لندن فیلم ویدئویی جامعی از قلب تپنده انسان بود.
مترجم: رفیعه هراتی
هفت سال پیش یکی از جاذبه‌های مرکز «میلنیوم دام» در لندن فیلم ویدئویی جامعی از قلب تپنده انسان بود. مردم می‌توانستند با برداشتن ماهیچه‌ها نقوش ظریف رگ‌های خونی قلب را تحسین کنند و صدای فعالیت الکتریکی قلب را بشنوند.
صدای روی تصویر این امر را چنین توصیف می‌کرد: یکی از موثرترین ابزاری که در مبارزه با بیماری‌ها در اختیار داریم.
اما تعداد کمی از بازدید کنندگان متوجه علت آن شدند.
در حقیقت این قلب تپنده یک فیلم ویدئویی ساده نبود: بلکه محصول یک مدل کامپیوتری از قلب بود که طی بیش از ۴۰ سال شکل یافته بود.
این مدل نمونه‌ای از «زیست شناسی سیستم‌ها» است. رویکردی که نشان‌دهنده تغییری قابل توجه در شیوه تفکر زیست شناسان درباره حوزه تخصصی‌شان و در چگونگی بررسی این حوزه است.
اعتقاد اصلی در تلاش‌های علمی تفکر تجزیه‌گرایی است. عقیده‌ای که بر مبنای آن اشیا با تجزیه به کوچک‌ترین اجزای تشکیل دهنده آنها بهتر شناخته می‌شوند.
این روش در فیزیک و شیمی بسیار سودمند است، زیرا کوچک‌ترین اجزایی که از شتاب دهنده ذره یا لوله آزمایش حاصل می‌شوند، رفتاری جداگانه و قابل پیش‌بینی دارند.
اما در زیست شناسی این عقیده محدودیت‌های خود را دارد. به عنوان مثال پروژه ژن انسانی یک موفقیت در تجزیه گرایی بود. اما صرفا فهرست ژن‌ها چگونگی همکاری آنها را برای ساخت و اداره یک موجود زنده توضیح نمی‌دهد.
همچنین سلول‌های مجزا یا مولکول‌های زیستی بینش کاملی در مورد علت‌ها و یا پیشرفت بیماری‌هایی که تمام عضو یا موجود زنده را نابود می‌کند، نمی‌دهند.
شناخت کامل فرایندهای زیستی به معنای قرار دادن دوباره تکه‌ها کنار هم است و این کاری است که زیست شناسان سیستم‌ها تلاش می‌کنند انجام دهند.
آنها این کار را با استفاده از نتایج هزاران آزمایش تحلیلی برای ساخت مدل‌های نرم‌افزاری که مثل بخشی از یک موجود زنده رفتار می‌کنند، انجام می‌دهند.
صنعت داروسازی منتظر است تا از این شیوه بهره ببرد. حدود ۴۰درصد از ترکیباتی که شرکت‌های دارویی آزمایش می‌کنند، باعث اختلال در ضربان قلب سالم می‌شود.
داروهایی مثل داروی ضدالتهاب ویوکس و داروی دیابت آواندیا با افزایش خطر بیماری‌های قلبی مرتبط هستند. در نتیجه این شرکت‌ها میلیاردها دلار از سهم قیمت خود را از دست داده‌اند.
تعجبی ندارد که صنعت داروسازی خواهان کمک دنیس نوبل از دانشگاه آکسفورد و خالق مدل قلب تپنده است. اکنون دکتر نوبل عضو کنسرسیومی متشکل از چهار شرکت دارویی روچ، نووارتیس، گلکسو اسمیث لینک و استرازنکا است. این کنسرسیوم تلاش می‌کند مشخص کند، داروهای جدید چگونه بر قلب تاثیر می‌گذارند. داروهای مجازی به مدل عرضه می‌شوند و محققان تغییراتی را که این داروها در صورت استفاده بر قلب واقعی بر جای می‌گذارند، کنترل می‌کنند. تولید برخی از پروتئین‌ها افزایش می‌یابد. در حالی که تولید برخی دیگر کاهش می‌یابد، این تغییرات بر جریان خون و فعالیت الکتریکی تاثیر می‌گذارد، سپس می‌توان داروها را تغییر داد تا تاثیرات مفید آنها را افزایش و اثرات مضر آن را کاهش داد.
بنابراین زیست‌شناسی سیستم‌ها به فرآیند آزمایشی دارو شتاب می‌دهد. مالکولم یانگ، رییس شرکتی به نام ای‌تراپیوتیکس است که در نیوکاسل قرار دارد.
او ادعا می‌کند شرکتش با استفاده از پایگاه داده‌های ده‌ها از هزاران کنش متقابل بین اجزای یک سلول، سریع‌ترین سیستم شرح دارویی جهان را به وجود آورده است.
در مقایسه با شیوه‌های رایج تحقیق که در آنها ارزیابی تاثیر ترکیبات جدید دو سال طول می‌کشد، روش دکتر یانگ به طور میانگین دو هفته طول خواهد کشید. علاوه بر این، این شرکت داروهایی را که به داشتن عوارض جانبی زیان‌آور معروف هستند، بررسی کرده و متوجه شده است که با این روش جدید می‌توان این عوارض جانبی را پیش‌بینی کرد.
آزمایش واکنش‌ها به این شیوه می‌تواند مسیری دقیق‌تر را برای ارزیابی درمان‌های جایگزین مثل گیاهان دارویی و تغذیه کلینیکی (که به دنبال کنترل بیماری‌ها از طریق مصرف مواد غذایی خاص است) ارائه دهد.
این درمان‌ها اغلب غیرعلمی تلقی می‌شوند، زیرا آنها تاثیرات متعددی روی بدن دارند که اندازه‌گیری آنها دشوار است، اما مطالعه تاثیرات چندجانبه دقیقا چیزی است که مدل‌هایی مثل قلب مجازی به انجام آن قادر هستند.
نیاز به چنین مدل‌هایی منحصر به انسان نمی‌شود. از لحاظ زیست‌شناختی موش‌ها بهتر از انسان قابل فهم هستند و گروهی در هلند مدل کامپیوتری فیزیولوژی موش را به کار می‌برند تا تاثیر رژیم پرچرب را با کنترل تراکم اجزای گوناگون خون بررسی کنند.
این گروه شرکتی را تاسیس کرده است به نام اس‌یوبایو مدیسن، این گروه متوجه شدند که عناصر فعال در یک معجون داروی گیاهی چینی همان تاثیری را در عناصر تشکیل‌دهنده خون دارد که داروی ضدچاقی ریمونابانت. امید است که این گونه مطالعات زیست‌شناسی سیستم‌ها سرانجام راه را برای پذیرش تاثیر گیاهان دارویی باز کند.
چنین مدل‌هایی ممکن است به تعیین علت بیماری‌هایی که ناشی از کنش متقابل ژنتیک و عوامل محیطی است کمک کند. اندرو آهن از مدرسه پزشکی هاروارد نمونه‌ای در مورد دیابت ذکر می‌کند که در آن آزمایش استاندارد کلینیکی اندازه‌گیری سطح گلوکز در خون است. اما این شیوه فقط یک تصویر کلی است. دکتر آهن پیشنهاد می‌کند راه درک کامل‌تر از دیابت دنبال کردن سطح گلوکز در مقابل دیگر عوامل مثل رژیم غذایی، عادت‌های خواب و سلامت روانی است. او پیشنهاد می‌کند از مدل زیست‌شناسی سیستم‌ها برای این کار استفاده شود.
در نهایت هدف، ساخت یک انسان کاملا مجازی است تا محققان بتوانند روی آن تحقیق کنند، اما هنوز برای موفق شدن تجزیه‌گرایی لازم است. بدن انسان از سلول‌ها ساخته شده است و بهترین راه برای ساخت مدل بدن ساخت سلولی مجازی است که بتوان آن را برای هر یک از ۲۲۰سلول یا سلول‌های تخصصی که بدن از آنها تشکیل شده است، دوباره برنامه‌ریزی کرد به هر حال بدن حقیقی این‌گونه شکل گرفته است و امید می‌رود با همکاری که توسط بنیاد علمی اروپا سازمان یافته است، این کار را از طریق پروژه سلول آبی انجام دهد.
به دست آوردن داده‌های مورد نیاز برای به اجرا در آوردن زیست‌شناسی سیستم‌ها در این حد کار شاقی خواهد بود و می‌تواند محرک پیشرفت آینده در صنعت کامپیوتر باشد که در آن قیمت‌ها در حال کاهش است.
دکتر نوبل در حال مذاکره با یک شرکت ژاپنی کامپیوتر است. این شرکت در حال ساخت کامپیوتری است که می‌تواند ۱۰هزار تریلیون محاسبه را در یک ثانیه انجام دهد. این کامپیوتر سریع‌ترین کامپیوتر جهان خواهد بود، اما قیمت آن حدود یک‌میلیارد دلار پیش‌بینی شده است. این مبلغ با احتساب تورم کمی بیشتر از ۶میلیون است که برای مرد تخیلی زیستی یعنی استیو‌آستین، پرداخت شد.
اما این مبلغ فقط حدود یک‌چهارم هزینه پروژه ژن انسانی است.
ممکن است این بار روش مذکور پاسخ‌های مفید را خیلی سریع به دست دهد.
ارسال نظر