کیتی که مرگ سلول‌ها را لحظه‌ای آشکار می‌کند
به گزارش خبرگزاری ایمنا، در قلب تحقیقات سلولی و دارویی، تشخیص سریع و دقیق مرگ سلول‌ها یکی از چالش‌های اصلی محسوب می‌شود. حالا محققان ایرانی با طراحی یک کیت نوآورانه و بومی، موفق شده‌اند روشی ارائه دهند که بدون نیاز به آنتی‌بادی یا مواد گران‌قیمت، مرگ سلول‌ها را هم به‌صورت عددی و هم تصویری شناسایی می‌کند. این فناوری می‌تواند مسیر آزمایش داروهای ضدسرطان را سریع‌تر، ساده‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر کند و ایران را در جمع کشورهایی قرار دهد که چنین دستاورد پیشرفته‌ای را در اختیار دارند.
فاطمه ملاعباسی محقق بیوشی از پژوهشکده معتمد در گفت‌وگو با خبرنگار ایمنا اظهار کرد: مرگ سلولی پدیده‌ای که در نگاه نخست ممکن است به معنای پایان حیات سلول تلقی شود، اما در واقع نقشی حیاتی در تداوم حیات موجود زنده دارد، در بدن هر انسان بالغ، روزانه میلیون‌ها سلول به‌طور طبیعی از بین می‌روند و در عین حال سلول‌های جدیدی جایگزین آن‌ها می‌شوند، این تعادل میان تولید و مرگ سلول‌ها اساس سلامت بافت‌ها و اندام‌ها را تشکیل می‌دهد.
وی افزود: مرگ سلولی به به طور معمول از سه مسیر مرسوم همچون آپوپتوز، نکروز و اتوفاژی، که در آپوپتوز یا مرگ برنامه‌ریزی‌شده، سلول همچون یک «خودکشی کنترل‌شده» عمل می‌کند. یعنی به‌طور منظم از بین می‌رود و تکه‌تکه می‌شود، بدون اینکه التهاب یا آسیب زیادی به اطراف وارد کند، در نکروز یا مرگ غیرقابل‌کنترل، به‌طور معمول بر اثر ضربه‌های شدید یا مواد شیمیایی اتفاق می‌افتد، در این حالت غشای سلول پاره می‌شود و محتویات داخلش به بیرون نشت می‌کند، همین موضوع موجب التهاب و آسیب به بافت‌های اطراف می‌شود، در اتوفاژی یا خودخواری سلولی، سلول بخش‌های خراب یا پیر خودش را «می‌خورد» و بازیافت می‌کند. این کار به‌طورمعمول به بقای سلول کمک می‌کند، اما اگر بیش‌ازحد شدید شود می‌تواند خودش موجب مرگ سلول شود.
محقق ایرانی گفت: اگر مسیرهای مرگ سلولی به‌درستی تنظیم نشوند، مشکلات جدی در بدن ایجاد می‌شود، برای نمونه، در سرطان فرایند مرگ برنامه‌ریزی‌شده سلول‌ها (آپوپتوز) متوقف می‌شود، در نتیجه سلول‌ها بدون کنترل رشد و تقسیم پیدا می‌کنند، اما در بیماری‌های همچون آلزایمر و پارکینسون، برعکس، سلول‌های عصبی بیش‌ازحد از بین می‌روند که موجب آسیب شدید به مغز می‌شود، به همین دلیل درک دقیق نحوه کار این مسیرها و سیگنال‌های مولکولی مربوط به آن‌ها می‌تواند به ما کمک کند تا بیماری‌ها را زودتر تشخیص دهیم، داروهای هدفمندتری بسازیم و حتی درمان‌های جدیدی برای بازسازی سلول‌های آسیب‌دیده پیدا کنیم.
ملاعباسی تاکید کرد: در دهه‌های اخیر، پیشرفت فناوری‌های تصویربرداری، زیست‌مولکولی و بیوانفورماتیک، امکان شناسایی و کمی‌سازی انواع مرگ سلولی را با دقتی بی‌سابقه فراهم کرده است، به‌ویژه بررسی نشانگرهای زیستی (biomarkers) در خون و بافت‌ها، پژوهشگران را قادر ساخته تا نوع خاصی از مرگ سلولی را در شرایط گوناگون ( از تومورها گرفته تا بیماری‌های قلبی) شناسایی کنند، تسلط بر درک و کنترل مرگ سلولی نه‌تنها به فهم بهتر حیات در سطح مولکولی می‌انجامد، بلکه کلید ورود به عصر پزشکی دقیق و شخصی‌سازی‌شده است؛ عصری که در آن می‌توان مرگ را نه پایان حیات، بلکه ابزاری برای حفظ و بازسازی زندگی دانست.
وی ادامه داد: روش‌های رایج کنونی یا پرهزینه‌اند، یا نیاز به زمان طولانی و تخصص بسیار دارند. برخی هم تنها درصدی از مرگ سلولی را نشان می‌دهند و قادر به تفکیک نوع مرگ نیستند، همین چالش‌ها موجب شد به فکر طراحی یک روش ساده‌تر و در عین حال دقیق بیفتیم.
محقق ایرانی تاکید کرد: آپوپتوز، به‌عنوان قدیمی‌ترین و شناخته‌شده‌ترین نوع مرگ سلولی برنامه‌ریزی‌شده، فرایندی پیچیده و به‌شدت تنظیم‌شده است که بر پایه آزاد شدن سایتوکروم c از میتوکندری و فعال‌سازی مجموعه‌ای از آنزیم‌های اختصاصی موسوم به کاسپازها رخ می‌دهد، این مسیر طی سال‌ها به‌طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته و امروزه روش‌های گوناگونی برای شناسایی و اندازه‌گیری آن در سلول‌ها توسعه پیدا کرده است، بااین‌حال در دهه اخیر، افق تازه‌ای در پژوهش‌های زیست‌پزشکی گشوده شده و دو نوع جدید از مرگ سلولی برنامه‌ریزی‌شده معرفی گردیده که فروپتوزیس و کاپروپتوزیس هستند . فروپتوزیس نوعی مرگ سلولی وابسته به یون آهن است که در اثر تجمع گونه‌های فعال اکسیژن و ایجاد استرس اکسیداتیو، به تخریب غیرقابل‌بازگشت غشای سلول منجر می‌شود. این پدیده نقشی مهم در آسیب‌های ایسکمیک، سرطان و بیماری‌های عصبی دارد و از همین رو، به موضوعی داغ در پژوهش‌های اخیر تبدیل شده است.
وی تصریح کرد: کاپروپتوزیس نوعی مرگ سلولی وابسته به یون مس است که هنوز در مراحل ابتدایی شناخت قرار دارد، یافته‌های اولیه نشان می‌دهند که ورود بیش از حد یون مس به سلول موجب برهم خوردن ساختارهای پروتئینی و توقف عملکردهای حیاتی می‌شود، اما هنوز مکانیسم دقیق آن به‌درستی روشن نیست، تا امروز تنها چند مقاله محدود به بررسی این نوع مرگ سلولی پرداخته‌اند و روش‌های استانداردی برای شناسایی یا اندازه‌گیری آن وجود ندارد، همین خلأ علمی و فناوران، فرصتی منحصربه‌فرد برای پژوهش‌های نوآورانه فراهم می‌آورد؛ چراکه طراحی و اعتبارسنجی ابزارها و شاخص‌های جدید برای تشخیص این دو نوع مرگ سلولی نه‌تنها می‌تواند درک ما را از پویایی حیات سلولی گسترش دهد، بلکه زمینه را برای توسعه درمان‌های هدفمند در بیماری‌های مرتبط با استرس فلزی و اکسیداتیو نیز مهیا می‌سازد.
محقق ایرانی تشریح کرد: در این پژوهش، ما یک بستر نانویی ترکیبی نوآورانه طراحی کرده‌ایم که از ذرات نقره و سطح گرافن اکساید تشکیل شده است و قادر است بدون نیاز به هرگونه آنتی‌بادی، آنزیم یا عامل هدف‌گیرنده زیستی، سیگنال‌های مرگ سلولی را به‌طور مستقیم شناسایی و آشکار کند، این بستر به‌گونه‌ای طراحی شده که دو عملکرد هم‌زمان و مکمل ارائه می‌دهد؛ از یک‌سو، قابلیت تشخیص کمی (Quantitative) دارد و می‌تواند با بهره‌گیری از روش‌های رنگ‌سنجی و نشرسنجی، میزان و درصد دقیق مرگ سلولی را به‌صورت عددی تعیین کند؛ و از سوی دیگر، دارای قابلیت تشخیص کیفی (Qualitative) است.
ملاعباسی توضیح داد: این رویکرد با ترکیب هم‌زمان داده‌های کمی و کیفی، آن هم بدون استفاده از مواد زیستی پرهزینه و ناپایدار، نوآوری قابل توجهی نسبت به سامانه‌ها و کیت‌های موجود به شمار می‌آید. به‌ویژه به‌کارگیری نقره و اکسید گرافن موجب ارتقای حساسیت، رسانایی و پایداری سیگنال‌ها شده و شرایط لازم برای تحلیلی سریع، دقیق و مقرون‌به‌صرفه را فراهم می‌کند. چنین بستری می‌تواند گامی مهم در توسعه ابزارهای تشخیصی نسل جدید باشد؛ ابزارهایی که نه‌تنها در پژوهش‌های بنیادی سلولی، بلکه در غربالگری دارویی و تشخیص زودهنگام بیماری‌های مرتبط با اختلالات مرگ سلولی نیز از کاربردهای گسترده‌ای برخوردار خواهند بود.
وی تصریح کرد: در مقایسه با روش‌های رایج تشخیص مرگ سلولی که به‌طورمعمول زمان‌بر، پرهزینه و نیازمند تجهیزات یا تخصص بالا هستند، روش پیشنهادی ما چند مزیت اساسی دارد. نخست آن‌که، در حالی‌که بسیاری از روش‌های متداول برای آشکارسازی مرگ سلولی (به‌ویژه آن‌هایی که مبتنی بر واکنش‌های آنتی‌بادی یا آنزیمی هستند) گاهی چندین روز زمان می‌برند تا نتایج قابل تفسیر به‌دست آید، بستر نانویی طراحی‌شده توسط ما قادر است در مدت کوتاه‌تری و به‌صورت بلادرنگ پاسخ دهد. دوم، از آنجا که در این سامانه نیازی به استفاده از آنتی‌بادی‌ها، آنزیم‌ها یا سایر عوامل بیولوژیکی گران‌قیمت و وارداتی وجود ندارد،
محقق ایرانی تصریح کرد: هزینه‌های انجام آزمایش به‌طور چشمگیری کاهش پیدا می‌کند و این فناوری از نظر اقتصادی برای آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و صنعتی بسیار مقرون‌به‌صرفه‌تر است. سوم، یکی از نقاط قوت مهم این بستر، سادگی طراحی و سهولت استفاده آن است؛ به‌گونه‌ای که انجام آزمایش با این روش نیاز به اپراتور بسیار متخصص یا تجهیزات پیشرفته ندارد. همین ویژگی سبب می‌شود که پژوهشگران حتی در آزمایشگاه‌های کوچک‌تر یا با امکانات محدود نیز بتوانند به‌سادگی از این سامانه بهره ببرند و نتایج قابل اعتماد و تکرارپذیر به‌دست آورند. در مجموع، این سه مزیت (سرعت بالا، هزینه پایین و کاربری آسان) روش ما را به گزینه‌ای کارآمد و در دسترس برای مطالعات سلولی و غربالگری دارویی تبدیل می‌کند و زمینه‌ساز توسعه کیت‌های تشخیصی نسل جدید با کارایی و پایداری بیشتر خواهد بود.
ملاعباسی گفت: در آزمایش‌های انجام‌شده، سلول‌ها هم با داروهای متداول ضدسرطان و هم با میدان مغناطیسی تیمار شدند و در هر دو شرایط، کیت ما توانست به‌طور دقیق مرگ سلولی را شناسایی کند. این نتایج اهمیت ویژه‌ای دارند، زیرا نشان می‌دهند که این روش محدود به یک مسیر یا عامل خاص مرگ سلولی نیست و قادر است پاسخ سلول‌ها به طیف گسترده‌ای از محرک‌ها و عوامل القاکننده مرگ سلولی را آشکارسازی کند، چنین انعطاف‌پذیری کیت را به ابزاری ارزشمند برای مطالعات متنوع در تحقیقات سلولی، غربالگری دارویی و بررسی اثرات محیطی یا فیزیکی بر سلول‌ها تبدیل می‌کند و نشان می‌دهد که این سامانه می‌تواند در سناریوهای مختلف، از آزمایشگاه‌های بنیادی تا کاربردهای پیش‌بالینی، مورد استفاده قرار گیرد.
وی بیان کرد: یکی از مراحل حیاتی در توسعه دارو، به‌ویژه داروهای ضدسرطان، مرحله درگ اسکرینینگ (Drug Screening) یا غربالگری دارویی است که در آن پژوهشگران باید مشخص کنند یک دارو تا چه اندازه قادر است مرگ سلول‌های سرطانی را القا کند، در این مرحله دستیابی به اطلاعات سریع و دقیق از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا زمان و منابع آزمایشگاهی محدود هستند.
محقق ایرانی تصریح کرد: کیت نانویی طراحی‌شده ما قادر است در مدت کوتاه و با دقت بالا میزان مرگ سلولی را اندازه‌گیری و گزارش کند، این ویژگی به داروسازان امکان می‌دهد که در زمان کوتاه‌تری نسبت به اثربخشی یا نبود اثربخشی یک دارو تصمیم‌گیری کنند، مسیرهای بعدی تحقیق و توسعه را بهینه کنند و فرایند غربالگری را سریع‌تر، کم‌هزینه‌تر و قابل اعتمادتر پیش ببرند. بدین ترتیب، این سامانه می‌تواند نقش مؤثری در افزایش کارایی و کاهش هزینه‌های تولید داروهای جدید داشته باشد و به شتاب‌بخشی به فرایندهای تحقیقاتی در زمینه درمان سرطان کمک کند.
ملاعباسی تاکید کرد: نتایج اولیه بسیار امیدوارکننده است و نشان می‌دهد که این کیت نانویی قابلیت ورود به بازار را دارد، در حال حاضر تیم ما در حال بررسی همکاری با مراکز داروسازی و پژوهشی است تا فرایند تولید نیمه‌صنعتی آغاز شود. اگر این هدف محقق شود، ایران می‌تواند به‌عنوان یکی از معدود کشورهای دارنده فناوری بومی تشخیص انواع مرگ سلولی مطرح شود و جایگاهی مهم در بازار جهانی پیدا کند، همچون هر فناوری نوآورانه، برای تولید در مقیاس بزرگ نیاز به سرمایه‌گذاری اولیه وجود دارد.
وی تاکید کرد: علاوه بر آن، کسب تأییدیه‌های رسمی از سازمان غذا و دارو و نهادهای علمی بین‌المللی ضروری است تا محصول بتواند به‌طور قانونی و مطمئن وارد بازار شود. هرچند این مسیر زمان‌بر و چالش‌برانگیز است، اما ارزش آن را دارد، زیرا در صورت موفقیت، می‌تواند بازار بزرگی در داخل و خارج از کشور ایجاد کرده و سهم ایران در حوزه فناوری‌های پیشرفته زیست‌پزشکی را افزایش دهد. این گام، نه‌تنها به توسعه علمی و صنعتی کشور کمک می‌کند، بلکه فرصت‌های گسترده‌ای برای تحقیقات بین‌المللی و همکاری‌های فناورانه فراهم می‌آورد.
به گزارش ایمنا، کیت نانویی طراحی‌شده با بهره‌گیری از ترکیب ذرات نقره و گرافن، قادر است مرگ سلولی را به‌صورت کمی و کیفی و بدون نیاز به آنتی‌بادی یا آنزیم‌های هدف‌گیرنده شناسایی کند. نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد این سامانه توانایی پایش طیف متنوعی از محرک‌های مرگ سلولی، از جمله داروهای ضدسرطان و میدان‌های مغناطیسی، را داراست. این ویژگی‌ها، همراه با سرعت بالای تشخیص، هزینه‌ی کمتر و سادگی در کاربری، این کیت را به ابزاری مطمئن و کارآمد برای تحقیقات سلولی، غربالگری دارویی و کاربردهای پیش‌بالینی تبدیل کرده و زمینه‌ساز توسعه فناوری‌های بومی در حوزه زیست‌فناوری خواهد بود.
این دستاورد حاصل همکاری گروهی از پژوهشگران برجسته است؛ عاطمه ملاعباسی، نسیم محسنی، بهنام حاجی‌پوروردُم، آرش آقاحلی، علی‌اکبر موسوی‌موحدی، رضا مهدویان، افسانه روشن‌فکر، مجتبی شمسی‌پور، حسین نادری‌منش، رضا غلامی، وحید یوسفی، امیرحسین کفایت و رامین سرامی‌فروشانی به‌عنوان اعضای اصلی تیم تحقیقاتی، با تلفیق دانش میان‌رشته‌ای در حوزه‌های نانوفناوری، زیست‌فناوری، شیمی و علوم پزشکی، موفق به طراحی و معرفی این کیت نوین شدند. نتیجه کار آن‌ها نه‌تنها پاسخی به یکی از چالش‌های مهم در پایش و تشخیص مرگ سلولی است، بلکه گامی ارزشمند در جهت ارتقای توانمندی‌های علمی و توسعه فناوری‌های بومی در کشور به شمار می‌آید و می‌تواند افق‌های تازه‌ای برای تحقیقات بنیادی، غربالگری دارویی و کاربردهای بالینی بگشاید.
منبع | ایمنا
