دكتر مهرانگيز توتونچي
پزشك عمومي

متخصصان بيماري‌هاي تنفسي بيمارستان آلفرد مي‌توانند با تزريق خون انسان، اين عضو را به كار انداخته، براي مدت طولاني و بازه قابل توجهي از زمان، خون را با اكسيژن همراه و به عبارتي خون را اكسيژن‌دار كنند.

پيش از اين چنين دستاوردي محقق نشده بود. لذا محققان بر اين باورند كه پيوند ريه خوك به انسان در بيماري‌هايي كه زندگي را تهديد مي‌كند، ممكن است در آينده امكان‌پذير باشد.

خون بدون اكسيژن وارد ريه‌ها و شش‌ها شده و همراه اكسيژن از ريه‌ها خارج مي‌شود. اين دقيقا همان وظيفه اصلي ريه‌هاست؛ يعني اكسيژن‌دار كردن خون.

در مقايسه با آزمايش‌‌ها و نتايجي كه طي 20 سال گذشته انجام شده بود اين آزمايش، پيشرفتي مهم و قابل توجه به شمار مي‌رود.

محققان مي‌گويند، براساس مدل‌هاي تست شده اين نوع پيوند مي‌تواند با موفقيت انجام گيرد.

البته ذكر اين نكته ضروري است كه آزمايش‌ها و مطالعات باليني روي انسان 5 تا 10 سال ديگر انجام خواهد شد و هنوز كارها و آزمايش‌هاي بسياري است كه بايد انجام شود تا اثرپذيري آن بر انسان به اثبات دقيق برسد.

پروفسور مارشال و همكارانش از گروه زيست‌شناسي عصبي حسي و انستيتوي مطالعات مغزي كوئينزلند براي اولين بار متوجه شدند گونه‌هاي خاصي از ماهي‌ها چگونه رنگ‌ها را مي‌بينند.

مطالعه محققان درباره نقش مخروط‌هاي دوتايي در چشم ماهي‌هايي كه در آبسنگ‌ها زندگي مي‌كنند و تاثير آن بر ديد آنها بود.

سلول‌هاي مخروط سلول‌هاي حساس به نور در چشم ما هستند كه توانايي ديدن به ما مي‌دهند و سلول‌هاي مخروطي دوتايي، تركيبي از 2 سلول مخروطي هستند كه به يكديگر وصل شده‌اند.

پيش از اين تصور مي‌شد سلول‌هاي مخروطي دوتايي براي انجام وظايفي مانند دريافت روشنايي، حركت و قطبي‌سازي ديد به كار مي‌رود كه ارتباطي به تفكيك رنگ ندارد.

اولين بار است كه محققان نشان داده‌اند هر يك از اعضاي مخروط‌ هاي دوتايي به عنوان يك كانال بينايي مستقل در ديدن رنگ‌ها استفاده مي‌شوند.

عجيب است كه اين سلول‌ها به عنوان معمولي‌ترين دريافت‌كننده‌هاي نور در فعاليت‌هاي روزانه حيوانات عمل مي‌كنند. تحقيقات جديد نشان مي‌دهد، در اين ماهي‌‌هاي رنگارنگ مقيم آبسنگ‌هاي Great Barrier، سلول‌هاي مخروطي براي ديدن رنگ‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

از آنجا كه چشم اغلب مهره‌داران مانند ماهي‌ها، قورباغه‌ها، خزندگان و كانگوروها از اين مخروط‌هاي دوتايي تشكيل شده، عملكرد آنها تاكنون بدرستي شناخته نشده بود.

اين گيرنده‌هاي نور در چشم انسان و ديگر پستانداران وابسته به جفت وجود ندارد و شايد به همين دليل بايد از اين حقيقت چشم پوشيد كه اين اعضا چه عملكردي دارند.

كشف اين كه ماهي ‌هاي مقيم صخره‌هاي آبي از سلول‌هاي مخروطي دوتايي براي ديدن رنگ‌ها استفاده مي‌كنند، يك راز قديمي مربوط به قرن‌ها را برملا كرد.

دانستن اين كه چگونه و چه موقع عملكرد مغز تحت تاثير اين سندرم قرار مي‌گيرد، مي‌تواند به دانشمندان براي درمان و تصحيح رشد غيرصحيح كمك كند.

طي رشد مغز دوراني وجود دارد كه بسيار حياتي و بااهميت است. اين دوران زماني است كه مغز بسيار تغييرپذير است و بسرعت دگرگون مي‌شود.

تمام دگرگوني‌هاي اين رشد سريع بايد به قدري هماهنگ باشد تا مغز بدرستي مداربندي شده، در نتيجه عملكرد مناسبي داشته باشد.

تحقيق درباره مدل موش (حيواني)‌ مبتلا به سندرم شكننده X نشان داد، رشد سيناپس‌ها در قشر حسي مخ با تاخير انجام مي‌شود. سيناپس‌ها محل تماس دو عصب با يكديگر است.

مرحله بحراني رشد مغز مي‌تواند فرصتي باشد كه در آن با روش‌هاي درماني بتوان رشد سيناپسي مغز را تصحيح كرد و بعضي عوامل به وجود آورنده‌ بيماري را وارونه كرد و از بين برد.

افراد مبتلا به اين سندرم دچار يك سري ناتواني‌هاي حسي و مشكلات شناختي هستند. آنها مستقيما در چشم ديگران نگاه نمي‌كنند، والدينشان را در آغوش نمي‌گيرند و حساسيت فوق‌العاده به لمس كردن (تماس بدني)‌ و صدا دارند.

همه اين عوامل، باعث ايجاد اضطراب و استرس در شخص مبتلا و دوستان و خانواده او مي‌شود.

اكنون دانشمندان براي اولين بار دريافته‌اند، چه فرآيندي در مغز دچار اشكال شده كه در نهايت به اين سندرم منجر مي‌شود.

فشار حسي بيش از حد به اين گونه افراد، باعث كناره‌گيري اجتماعي، برانگيختگي بالا و استرس مي‌شود.

اين سندرم از اوايل كودكي ظهور كرده و طي دوران كودكي بدتر مي‌شود. اين سندرم به دليل جهش ژنتيك در كروموزوم X كه در توليد پروتئيني به نام FMRP مداخله مي‌كند، اتفاق مي‌افتد.

اين پروتئين به طور مستقيم مسوول هدايت ديگر پروتئين‌هايي است كه سيناپس‌ها را در مغز مي‌سازند. افراد مبتلا به اين سندرم فاقد پروتئين FMRP هستند. اين به معناي عدم حضور سركارگر در يكي از كليدي‌ترين جاهاي مغز است.

پسرها به دليل داشتن تنها يك كروموزم X بسيار بيش از دخترها تحت‌تاثير اين سندرم قرار مي‌گيرند. در صورتي كه دخترها با داشتن 2 كروموزوم X كمتر به آن دچار مي‌شوند.

اولين بار است كه نشان داده شده چگونه سيناپس‌ها در اين مكان دچار تغيير مي‌شوند. محققان مي‌خواهند در قدم بعدي دريابند چه چيزي در اين فرآيند طبق برنامه انجام نمي‌شود و چگونه حذف ژن FMRI باعث مختل شدن فرآيند عادي رشد مغز در اين ناحيه مي‌شود.

محققان دانشگاه كاليفرنيا و سن‌ديه‌گو دارويي توليد كرده‌اند كه با چسبيدن به يك سوئيچ مولكولي در سلول‌هاي سرطاني و رگ‌هاي خوني تومورها آن را در حالت غيرفعال نگه مي‌دارد.

با اين روش محققان سوئيچ كيناز (آنزيمي كه يك مولكول را فسفردار مي‌كند)‌ را در تومورهاي سرطاني در حالت غيرفعال يا خاموش قفل مي‌كنند.

اين روش با روش‌هايي كه بازدارنده‌هاي فعلي براي غيرفعال كردن كيناز استفاده مي‌كنند، متفاوت است.

اين شيوه با استفاده از تركيب شيمي و تكنولوژي سوپركامپيوتري قادر است بسرعت داروهاي مورد نظر را براي درمان غربال و گزينه مناسب را انتخاب كند.

فرآيند غربال و گسترش به منظور تشخيص بالقوه داروهاي كانديدا كه توانايي ايجاد توقف در فعاليت آنزيم آشكارساز رشد تومور را دارند، استفاده مي‌شود.

اين آنزيم آشكارساز قادر به تغذيه و پرورش رگ‌هاي خوني تومور و در نتيجه رشد آن است. طبق نظر محققان اين روش جديد ممكن است راهكار سودمند و مناسبي در ارتقا و اثربخشي داروهاي ضدسرطان باشد.

با استفاده از ابركامپيوترهاي مركز كامپيوتر سن‌ديه‌گو محققان مولكول‌هاي سفارشي را طراحي كردند كه قادر به تثبيت شكل غيرفعال آنزيم‌هاي PDGFRB و B-RAF بود. هر دوي اين آنزيم‌ها در تومورهاي سرطاني و رگ‌هاي خوني كه تومورها را تغذيه مي‌كردند، مشاهده شده بود.

از آنجا كه اين دو آنزيم به صورت مشاركتي فعاليت مي‌كردند، غيرفعال كردن هر دوي آنها اثرات جالب توجهي روي تومورها مي‌گذاشت.

بنابراين محققان دارويي طراحي كردند كه عوامل شريك در شكل‌گيري رگ‌هاي خوني و تجاوز تومورها را مورد هدف قرار مي‌داد.

با توليد اين دارو و غربال‌هاي كامپيوتري مي‌توان داروهاي مناسبي توليد كرد كه كمترين اثرات جانبي را داشته باشند.

محققان داروي توليد شده را روي رگ‌هاي خوني ماهي راه راه كوچك كه شباهت زيادي به رگ‌هاي خوني سرطاني در انسان دارد، آزمايش كردند.

مولكول‌هايي كه باعث جلوگيري از رشد رگ‌هاي خوني مي‌شدند دقيقا در موش‌ها هم پيدا شدند. محققان اميدوارند بزودي بتوانند اين داروها را در نمونه‌هاي انساني آزمايش كنند.

اين سيستم غربال دارويي مزاياي متعددي دارد.

براساس طرح تحقيقاتي جديدي كه به همت دانشمندان دانشگاه بركلي كاليفرنيا صورت گرفته، محققان دريافته‌اند سلول‌هاي خورشيدي مصنوعي را مي‌توان از اين پس در دل گياهان توتون و همچنين ميكروارگانيسم‌هايي از جمله باكتري ايي.كولي پرورش داد.

براساس يافته‌هاي دانشمندان، وقتي گياهان توتون زراعي تحت تزريق ويروس‌‌هايي قرار مي‌گيرند كه از طريق مهندسي ژنتيك تغيير و اصلاح يافته‌اند، مجبور به ايجاد عامل‌هاي رنگي مولكولي موسوم به كروموفورها مي‌شوند. دانشمندان معتقدند اين متد نوين در نوع خود مي‌تواند راه ارزان و صد البته سازگار با محيط زيستي را براي توليد انرژي الكتريسيته پيشنهاد كند.

اين شيوه جديد پرورش دادن گياهان زراعي با هدف بيرون كشيدن و استخراج انرژي در حالي مطرح مي‌شود كه مكانيسم فرآيندآوري و بهره‌كشي از گياهان در حكم به كار انداختن و بهره‌برداري از يك سامانه كارآمد از قبل موجود به شمار مي‌رود كه طي ميليون‌ها سال سير تحول و تكامل تدريجي روز به روز پيشرفته‌تر و موثرتر شده است.

به اعتقاد دانشمندان، ارزش يافته‌هاي جديد در نقش مهمي است كه از اين پس گياهان زراعي از جمله توتون مي‌توانند در چرخه توليد و مصرف سوخت و نيازهاي آينده انسان ايفا كنند، چرا كه گياهان توتون مي‌توانند نظير فرآيند از شير گرفتن كودك به نوبه خود در گرفتن سوخت‌هاي فسيلي از دهان دنيا و به عبارتي، خلاص كردن جهان از اين رنج كهنه نقش شايسته‌اي ايفا كنند.

اما براساس نتايج اين طرح تحقيقاتي كه شرح آن در شماره اخير مجله پژوهش‌هاي نانويي اقدامات آكادمي ملي علوم منتشر شده است، مت فرانسيس و گروه محققان دانشگاه كاليفرنيا موفق شده‌اند با استفاده از باكتري‌هايي كه مهندسي ژنتيك شده‌اند نوعي بلوك‌هاي ساختماني را براي توليد سلول‌هاي فتوولتائيك و فتوشيميايي ارائه كنند. به اعتقاد دانشمندان، اين تكنيك جديد مي‌تواند در مقايسه با متدهاي رايج و سنتي ساخت سلول‌هاي خورشيدي به مراتب سازگارتر با محيط زيست باشد و همچنين به خط توليد سلول‌هاي خورشيدي ارزان، موقت و تجزيه‌پذير از نظر زيستي بينجامد.

در اين ميان، آنچه توجه دانشمندان را در مسير اين پژوهش به خود جلب كرده مكانيسم مشابهي است كه براساس آن و طي ميليون‌ها سال، سير تكامل و تحول تدريجي توانسته براي به چنگ آوردن انرژي خورشيدي در گياه اعمال كند و در واقع فواصل مشخص و دقيقي را ميان اين هسته‌ها يا گروه‌هاي رنگي مولكولي برقرار كرده تا از اين راه براي آنها امكان جمع‌آوري و استفاده از نور حاصل از خورشيد را با قابليت بازده و كارآمدي بي‌همتايي فراهم كند.

به گفته محققان، هدف آنها تلاش براي تقليد از همين سامانه‌هاي گياهي است كه با اين دقت و ظرافت عالي در ساختار گياه تنظيم و ميزان شده‌اند؛ اما آنچه در مسير اين شبيه‌سازي مورد استفاده محققان قرار گرفته يكي از ويروس‌هاي معمول و شناخته شده توتون موسوم به ويروس موزائيك توتون است.

البته سلول‌هاي خورشيدي مصنوعي را نمي‌توان به خودي خود روي گياهان توتون پرورش داد. براي اين منظور آنها را براي رشد يافتن روي گياه بايد برنامه‌ريزي كرد. در واقع عملي كردن اين مكانيسم در حالي است كه برنامه‌نويسي مجدد هر سلول از يك گياه توتون بالغ و رسيده، خود مستلزم به‌عهده گرفتن مسووليت سنگين و فشرده‌اي براي دانشمندان انساني محسوب مي‌شود. با اين اوصاف براي ويروس موزائيك توتون، برنامه نويسي مجدد سلول‌هاي بالغ توتون جهت توليد ساختارهاي ظريفي كه اين گياه به‌طور طبيعي قادر به انجام آن نيست، همان چيزي است كه اين ويروس را بهترين گزينه براي چنين منظوري هدف‌گذاري كرده است.

از اين رو، دانشمندان مبادرت به تنظيم برنامه شماري از ژن‌هاي اين ويروس كردند و با افشاندن ماحصل كار روي محصولي از گياهان توتون به انتظار نتيجه عملكرد خود نشستند.

در بيان شرح عملكرد محققان بايد گفت يك سلول آلوده شده معمولا نسخه‌هاي جديدي از ويروسي كه آن را آلوده كرده، ايجاد مي‌كند و در اين ميان، ويروس مزبور گياه را مجبور به توليد عامل‌هاي مولكولي رنگي مي‌كند كه در واقع ساختارهايي براي تبديل نور به الكترون‌هايي با توان بالا به شمار مي‌روند.

در اين ميان، عامل‌هاي مولكولي رنگي منفرد مثل يك پلكان حلقوي با مارپيچ به هم فشرده به نوبت به همديگر اضافه مي‌شوند تا زماني كه ميله‌اي متشكل از چندصد نانومتر درازا ايجاد شود.

به اين ترتيب، هر گروه مولكولي رنگي 2 تا 3 نانومتر از نزديك‌ترين نمونه مجاور خود فاصله دارد كه فاصله‌اي مهم محسوب مي‌شود، به نحوي كه حتي يك اتم نزديك‌تر به يكديگر باعث مي‌شود يك جريان الكتريكي دچار سكته و ايست شود. در مقابل هر چه فاصله بيشتر شود، برداشت الكترون‌ها با دشواري مواجه خواهد شد.

دشواري و اهميت چنين وضعيت خاصي براي برقراري جريان و استحصال انرژي در حالي است كه آنجلا بلچر، محقق انستيتو فناوري ماساچوست (ام.آي.تي) كه سابقه استفاده از ويروس‌ها براي ساخت باتري و ساير ساختارها را در كارنامه خود دارد معتقد است اين مكانيسم و تنظيمات آن براي منظوري همانند از نو خلق كردن فرآيند فتوسنتز واقعا امري بسيار مشكل قلمداد مي‌شود؛ چون كه دقت و درستي هر ساختار بسيار حائز اهميت است و در حقيقت برچيدن يك مولكول و قرار دادن آن در جايي كه شما در نظر داريد كاري به مراتب سخت خواهد بود.

به اعتقاد وي، اهميت و ارزش كار محققان طرح پرورش سلول‌هاي خورشيدي در توتون آنجاست كه از يك نظام كارآمد از قبل موجود در دل طبيعت كه خود نتيجه ميليون‌ها سال ساخت و پرداخت تكامل تدريجي است قصد بهره‌برداري براي توليد ساختارهايي را دارد كه قرار است مورد استفاده انسان‌ها واقع شود.

اما آنچه نبايد از نظر دور داشت اين است كه با به دام انداختن ريز ساختارهاي بسيار ظريف درون گياه نمي‌توان به توليد برق يا تركيبات شيميايي رسيد؛ بنابر اين دانشمندان براي نيل به عامل‌هاي رنگي مولكولي ناگزير از برداشت گياهان توتون، ريزكردن آنها و سپس استخراج و عصاره‌گيري اين ساختارها هستند. به اين ترتيب، ساختارهاي حل شده در يك محلول مايع، بر روي بستري شيشه‌اي يا پلاستيكي افشانده مي‌شود كه خود با مولكول‌هايي كه باعث محكم نگهداشتن و حفظ ميله‌هاي مولكولي به پلاستيك مي‌شوند اندود شده است.

گياهان توتون تنها ارگانيسم‌هايي به شمار نمي‌روند كه هدف آزمون گروه تحقيقاتي قرار گرفته است. محققان مزبور با جهش دادن كامل يك ويروس توانسته‌اند با موفقيت ژن‌هاي توليدكننده عامل‌هاي مولكولي رنگي را به باكتري معروف ايي.كولي اضافه و به همين ترتيب سلول‌هاي خورشيدي را از آنها برداشت كنند.

به اعتقاد محققان، استفاده از ارگانيسم‌هاي زنده براي ايجاد سلول‌هاي خورشيدي مصنوعي در مقايسه با صفحات خورشيدي كه به‌طور معمول و سنتي توليد مي‌شوند از مزاياي متعددي برخوردار است. از جمله اين موارد مي‌توان به مزيت زيست محيطي آن اشاره كرد كه برخلاف سلول‌هاي خورشيدي رايج براي ساخت سلول‌هاي خورشيدي كه تحت روندي زيستي توليد مي‌شوند، نيازي به مواد شيميايي كه از نظر زيست محيطي سمي هستند، وجود ندارد. از طرفي، اجراي طرح پرورش سلول‌هاي خورشيدي در گياهان توتون مي‌تواند براي زارعين كار برداشت محصول سالانه‌اي از سلول‌هاي خورشيدي را در پي داشته باشد.

البته هر چند سلول‌هاي خورشيدي زيست محور به طور ميانگين و از لحاظ زماني به دوام سلول‌هاي خورشيدي سيليكوني نمي‌رسند، اما در عين حال مي‌توانند به عنوان يك منبع توان برقي ارزان، قابل حمل و نقل، موقتي و تجزيه‌پذير از نظر زيستي عمل كنند. علاوه بر اين، به عنوان يك راه‌حل مي‌توان آنها را روي بسترهايي پلاستيكي يا شيشه‌اي به منظور استحصال انرژي افشاند.

به باور دانشمندان، گياهان به خودي خود واجد نظام‌هاي كارآمد از پيش تشكيل شده براي تبديل نور خورشيد به قند و ديگر اشكال انرژي شيميايي محسوب مي‌شوند. اما موضوع جالب توجه در اين ميان، اقدام دانشمندان دانشگاه بركلي كاليفرنياست كه در نهايت توانسته‌اند مثل گياهان از الكترون‌ها براي توليد انرژي الكتريكي استفاده كنند، اما به جاي توليد قند، آنها هيدروكربن‌هايي ارائه مي‌كنند كه مي‌توانند به عنوان منبع قدرت، موجب راه‌اندازي خودروها و هواپيماها شوند.

در واقع، يك سلول فتوشيميايي همان چيزي است كه براي اين فناوري نوين استفاده مي‌شود و يك سلول فتوولتائيك كه نور خورشيد را به برق تبديل مي‌كند، امكان ديگري است كه در اينجا مطرح مي‌شود.

با اين اوصاف، دانشمندان بر اين باورند كه با ارائه فناوري‌هاي نوين زيست محوري از اين دست، جاي اميدواري وجود دارد كه سلول‌هاي خورشيدي طبيعي بتوانند در آينده نزديك در هر وسيله مصرفي كه تا به حال از سلول‌هاي خورشيدي مصنوعي استفاده مي‌كرده، جايگزين شوند و زمينه ورود سلول‌هايي كه واقعا قادر به تبديل نور به انرژي الكتريكي يا شيميايي باشند بزودي فراهم شود و به اين ترتيب بار گران ديگري از دوش دنيا و مشكل سوخت‌هاي فسيلي آن برداشته شود.