در این میان شناسایی فاکتورهای دخیل از جمله پروتئین ها و راههای کنترل آنها می توانند راه را برای بسیاری از موضوعات کلینیکی بگشایند. استفاده از فناوری پروتئومیکس در این راه ماحصل تلاش دو ساله پژوهشگران ایرانی بود که باعث کشف و شناسایی 18 پروتئین سلولهای عصبی انسانی شد که نقش اساسی در پیری این سلولها دارند.
استفاده از نشانگرهای ژنتیکی قدمتی برابر با تاریخ بشر دارد. انسانهای نخستین حتی آنهایی که هنوز کشاورزی را فرا نگرفته بودند و برای ادامه زندگی مجبور به جمع آوری بذر و میوه گیاهان بودند، بدون آن که خود بدانند از نشانگرهای مورفولوژیک برای شناختن و تمایز انواع بذر، میوه و جانوران وحشی استفاده می کردند و برخی را به دیگران ترجیح می دادند. اما به صورت مدون و دانش مدار، شاید مندل نخستین کسی بود که از نشانگرهای مورفولوژیک یا نشانگرهای مبتنی بر فتوتیپ برای مطالعه چگونگی توارث صفات در نخودفرنگی استفاده کرد.
اما در حال حاضر بیوانفورماتیک علم نوینی است که با بهره گیری از اطلاعات پایه بیولوژی نظیر توالی RNA ، DNA و پروتئین و پردازش آنها در کامپیوتر با استفاده از روشهای آمار و ریاضیات ، اطلاعات با ارزشی را تولید می کند. اطلاعاتی که گاه برای یافتن آنها با استفاده از روشهای آزمایشگاهی ماهها و سالها وقت لازم است.
بنابراین مواد اولیه آزمایشگاه بیوانفورماتیک عبارت است از اطلاعات خام بیولوژیک و تجهیزات مورد نیاز آلی یک کامپیوتر با قدرت متوسط و یک اتصال اینترنت مناسب بعلاوه تعدادی نرم افزار که عمدتا به صورت رایگان قابل دستیابی است. هر چند بیوانفورماتیک خود به تنهایی یکی از شاخه های علوم زیستی به شمار می رود؛ ولی این عمدتا در کنار دیگر علوم زیستی و به عنوان ابزاری کارآمد در دست متخصصان علوم بیولوژی ، بیوشیمی ، شیمی ، بیوتکنولوژی ، داروسازی ، ایمونولوژی و ژنتیک به کار می آید. امروزه هر کدام از متخصصان بدون اطلاع از ابزارها و توانمندی های بیوانفورماتیک به صورت محسوسی از قافله علم در حوزه تخصصی خود دور می مانند.
البته بیوانفورماتیک خود به 2 گروه پروتئومیکس و ژنومیکس تقسیم بندی می شود. پروتئومیکس همان طور که از نامش پیداست به تجزیه و تحلیل داده های پروتئینی می پردازد و طبیعتا اطلاعاتی که تولید می کند هم مربوط به پروتئین هاست ، در حالی که ژنومیکس به تجزیه و تحلیل داده های ژنتیک می پردازد و اطلاعات ژنتیک باارزشی را هم تولید می کند. یک محقق در استفاده از ابزار پروتئومیکس باید حتما ساختار پروتئین ها و واحدهای سازنده آنها یعنی اسیدهای آمینه را کاملا بشناسد. در واقع در تجزیه و تحلیل نتایج پروتئومیکس فقط با حروف خاصی سروکار داریم که اگر بلافاصله در ذهن آنها را به اسیدهای آمینه مربوطه تبدیل و رابطه ساختمانی آنها را در ذهن مرور کنیم ، نتایج کاملا قابل تفسیر هستند.
در حال حاضر، با تلفیق ردیف یابی ژنوم ، ریزآرایه و پروتئومیکس و با تکیه بر ژنتیک مولکولی و بیوانفورماتیک شناسایی ژنها با سرعت زیادی در حال گسترش است. در این میان ، پروتئومیکس با فراهم کردن دید گسترده ای از پروتئین های بیان شده در سلولها، بافتها و شرایط محیطی مختلف جایگاه ویژه ای را به خود اختصاص داده است. اگرچه بیش از 2 دهه از عمر این نشانگرهای پروتئینی می گذرد، اما در سالهای اخیر این رویکرد توسعه سیستم های الکتروفورز دوبعدی ، تشخیص و تعیین مقدار پروتئین با استفاده از نرم افزارهای رایانه ای انگشت نگاری و ردیف یابی پروتئین ها با استفاده از طیف سنجی جرمی ، بیوانفورماتیک و روشهای جداسازی ژن است.
همچنین تغییرات پس از ترجمه پروتئین ها با تکیه بر همین فناوری ها قابل تشخیص است. به طور کلی ، روابط متعددی مابین پروتئومیکس و ژنومیکس به واسطه استفاده از بانکهای اطلاعاتی پروتئومیک و ژنومیک برای تشخیص پروتئین ها با توجه به داده های طیف سنجی جرمی ، استفاده از داده های ردیف یابی برای طراحی به منظور جداسازی DNA و ژنهای مربوط، مقایسه ژنهای دوبعدی با آنالیز ریزآرایه ، آنالیز بیان ژن در میان جمعیت های در حال تفرق به منظور ادغام داده ها و آنالیز بیان ژن در گیاهان تراریخته و جهش یافته قابل دستیابی هستند.
معمای پیری
کشف شدمحققان واحد تحقیقات پروتئومیکس دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی ، توانستند پس از 2 سال مطالعه ، 18 پروتئین در سلولهای پشتیبان سیستم عصبی انسانی را شناسایی کنند. به گفته دکتر علیرضا زالی ، رئیس دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی ، پروتئومیکس بالینی به معنی بیان و شناسایی توالی پروتئین در سلولهای انسانی است.
از پیری تا درمان بیماری ها
سلولها در شرایط متفاوت رفتارهای مختلفی مانند خودکشی از خود نشان می دهند. یکی از این رفتارها پیر شدن سلول است که گروه تحقیقاتی پروتئومیکس بالینی کشورمان برای اولین بار در جهان توانسته اند، 18مورد از پروتئین های موثر در پیر شدن را شناسایی کنند. این کار پژوهشی در حالی در کشور ما شکل گرفت که تنها چند کشور معدود به آن دسترسی دارند و دیگر کشورها میلیون ها یورو برای بهره مندی از آن هزینه می کنند. در این میان ایرانیان با جسارت توانستند این فناوری پرهزینه و پیچیده را در سطح جهانی مطرح کنند.
دکتر مصطفی رضایی کاویرانی ، مدیر اجرایی این طرح درباره مراحل کاری آن می گوید: در این طرح ، سلولهای بنیادی انسان و سلولهای پشتیبان در سیستم عصبی انسان مطالعه شدند. مطالعه سلولی با روش معمولی انجام و با ویژگی متداول هم مطالعه و آماده شد. در مراحل بعدی به منظور استخراج پروتئین ، جداسازی انجام گرفت و به کمک نرم افزارهای بیوانفورماتیک پروتئین ها شناسایی شدند.
رضایی می افزاید: پروتئین ها در سلولهای بنیادی فرانشیمی انسان به نام آستروسیت ها شناسایی شدند و پروتئین های استخراج شده از هر کدام نمونه ها، معرف یک پروتئین است. این سلولها با 3 عمر پیری ، متوسط و جوانی شناسایی شده اند، سپس این نمونه پروتئین های جداشده مورد مطالعه قرار گرفتند. همچنین در این بخش ، الگوی پروتئین هم پیگیری شد و در درون ژن ها از سوی نرم افزار بیوانفورماتیک مقایسه و شدت بیان آنها مشخص شد. در نهایت هم فراوانی مقدار پروتئین ها و تاثیر آنها در پیری مورد شناسایی قرار گرفت
در واقع علم پروتئومیکس یکی از فناوری های نوین است که تنها کشورهای معدودی از جهان ابزار تکنولوژیک این فناوری را دارند، اما محققان با ابزار موجود و محدود خود توانسته اند این شناسایی را انجام دهند. این مطالعه به کمک دو بخش دانشگاهی و خصوصی از سوی محققان واحد تحقیقات پروتئومیکس و موسسه خدمات پژوهشی عصر نوین انجام گرفته است و نتایج به دست آمده از این مطالعه به نوعی فراخوان حضور بخش خصوصی در دانشگاه های کشور محسوب می شود.
زالی می افزاید: براساس علم پروتئومیکس می توان با مداخلاتی که درون سلول روی پروتئین ها انجام داد در روند درمان بیماری ها تغییراتی ایجاد کرد. هم اکنون اضمحلال سیستم عصبی بدن انسان یکی از چالشهای موثر در پیری است که با شناسایی این پروتئین ها می توان امیدوار بود عوامل موثر در پیری شناسایی شوند. شناسایی این پروتئین ها در سلول های پشتیبان سلول های عصبی به نوعی یکی از حلقه های فرآیند درمانی بیماری های مرتبط با اضمحلال سیستم عصبی هستند و خوشبختانه پژوهشگران ایرانی با جسارت خود توانسته اند با وجود محدودیت های تکنولوژیکی یکی از این حلقه ها را به دست آورند. در سیستم عصبی به صورت طبیعی با افزایش سن اتفاقات غیرقابل اجتناب می افتد که بخشی از پیری به صورت فیزیولوژیک در اثر این اتفاقات رخ می دهد. به تعویق انداختن پیری با شناسایی پروتئین های موثر در سلول های پشتیبان سیستم عصبی امکان پذیر خواهد بود. گزارش این مطالعه اولین بار در شاخه آسیا و اقیانوسیه انجمن جهانی پروتئومیکس در سنگاپور ارائه شده و بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
زالی در ادامه خواستار حمایت مادی بیشتر برای تامین دستگاه های گران قیمت تحقیقاتی در زمینه پروتئومیکس شد. دکتر سیدحسن مقدم نیا، رئیس دانشکده پیراپزشکی دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی هم درباره این نشانگر پروتئینی می گوید: پروتئوم به محتوای پروتئینی سلولها گفته می شود که در یک سلول یا یک موجود زنده بیان می شود. به عبارت دیگر، پروتئومیکس به روش کار بیان پروتئوم گفته می شود البته مطالعات پروتئوم بسیار پیچیده تر از بیان ژنهاست ، چرا که نقشه ژنوم ثابت و نقشه پروتئوم به دلیل نوع بیماری ها متفاوت است.
علم پروتئومیکس از سال 1995 میلادی کار خود را آغاز کرد و از سال 2003 انجمن پروتئومیکس کنگره های سالانه خود را در کشورهای آلمان ، کانادا، چین و امریکا برگزار کرده است. در کشور ما هم از 3 سال پیش تاکنون تحقیقات در این زمینه شروع شده است. این تحقیقات از آنجا اهمیت می یابد که وقتی عامل یک پروتئین بیان می شود، می توان آن را هدایت کرد و با دارو از رسیدنش به سلول و مرحله بیماری جلوگیری کرد.
گفتنی است ، گزارش این مطالعه اولین بار در شاخه آسیا و اقیانوسیه انجمن جهانی پروتئومیکس در سنگاپور ارائه و مورد استقبال بسیار قرار گرفت. همچنین 2 مقاله از این مطالعه تهیه شده است که بزودی در مجلات معتبر بین المللی ارائه می شوند.
نظر شما