نویسنده : دکتر محمد زهرائی
پزشکی :
تعریف کردن پزشکی و ساختار علمی عظیمی که در طول دوره تمدن برای تامین اولین نیاز بشر ، یعنی سلامت ، ایجاد شده است ، بسیار پیچیده است برای اینکه بتوانیم بگوئیم عصر پزشکی سلولی مولکولی به عنوان سومین عصر دانش پزشکی آغاز گشته است ، باید تعریفی برای پزشکی ارائه بدهیم وآنچه باعث ورود به عصر جدید پزشکی شده را تعریف نمائیم که وقتی از پزشکی سلولی مولکولی صحبت میکنیم بدانیم دقیقا منظورمان چه نوع فرآیندی است .
پزشکی مجموعهای از فرآیندها است که در شکل ابتدائی خود برای درمان بیماریها توسعه یافت و بیماریها نیز عمدتا به وضعیت خارج از عادی ایجاد شده در اثر تروما یا بیماریهای عفونی اطلاق میشد .
با پیشرفت تکنولوژی بر این بینش درمانی ، بینش پیشرفتهتر پزشکی در مورد پیشگیری از بیماریها با پیشرفت دادن روشهای بهداشت و واکسیناسیون و تشخیص زودرس اضافه شده است و دیدگاهی پیشرفته با تعریفی جامع از سلامتی شامل سلامتی ارگانهای بدن ، متابولیک و سلامت روان و تعامل صحیح با محیط زیست تعریف شده است .
در نهایت سومین بینش ، یعنی توانافزائی نیز در حال ورود به حیطه های مختلف پزشکی است که شامل افزایش توانائیها ، کیفیت زندگی و هدف بزرگ مورد تحقیقات امروزه یعنی افزایش طول عمر ، میباشد .
به این ترتیب امروزه تعریفی از پزشکی داریم شامل سه مقوله درمان ، پیشگیری ، توان افزائی ، در یک بینش کلنگر شامل تمام جنبههای سلامت یک انسان و تعامل وی با جامعه و محیط اطرافش .
پزشکی مولکولی :
اساس تمام اتفاقاتی که در یک سلول به عنوان کوچکترین واحد حیاتی رخ میدهد واکنشهای شیمیائی است و حیات اساسا مجموعهای است از واکنشهای شیمیائی .
اما واکنشهای حیاتی باید بسیار سریع و هدفمند و قابل تنظیم باشند . در سیستمهای حیاتی هر واکنش شیمیائی توسط آنزیمها انجام می شود که مولکولهای بزرگی ساخنه شده از اسیدهای آمینه میباشد که در سطح خود فرورفتگی و برجستگیهائی دارد که شبیه کلید با یک مولکول خاص میتواند اتصال سه بعدی برقرار کند ، این اتصال سه بعدی بر حسب شکل و بار الکتریکی اتمهای سطح مولکول ایجاد میشود.
پس تمام حیات عبارتست از همین اتصال سه بعدی مولکولها با هم. آنزیمها مولکولهای دیگر را برای استفاده از اجزاء آنها یا باندهای پرانرژی آنها تجزیه میکنند ، یا با تغییر شکل انرژی بر خود مولکولها را برای ایجاد مولکولهای جدید یا ساختارها یا پیوندها پرانرژی ترکیب میکنند .
تمام واکنشهای مهم دیگر حیاتی مثل واکنش به محیط اطراف توسط گیرندهها ، یا انتقال سیگنال و پیام رسانی بین سلولها و در نهایت هرفعالیتی که در سلول و بین سلولها انجام میشود ، در عمیقترین سطح در اثر یک چفتشدگی سه بعدی رخ میدهد .
هر پروتئینی که با توجه به شکل سه بعدی خود به عنوان آنزیم یا گیرنده یا ساختار یا سایر فعالیتهای حیاتی ساخته می شود ، شکل سه بعدی خود را مدیون توالی خاص اسید آمینههای خود است که اطلاعات این توالی در ماده ژنتیکی و توالیهای اسیدهای نوکلئیک ماده ژنتیکی ذخیره میشود .
یک ژن توالی از اسیدهای نوکلئیک در DNA است که توالی یک پروتئین خاص را کد می کند . در بدن انسان حدود 25000 ژن داریم .
بررسی توالی اسیدهای آمینه پروتئینها ( به عنوان واحد عملیات حیات ) و توالی اسیدهای نوکلئیک ماده ژنتیکی ( به عنوان واحد اطلاعات حیات ) ، فرآیندی بسیار پیچیده است که در واقع تنها به مدد رشد و توسعه پردازش کامپیوتری ایجاد شد و با افزایش قدرت پردازش کامپیوترها همچنان در حال رشد و توسعه و سرعتگیری است . برای مثال :
در سال ۱۹۹۲، برای اولین بار، یک کروموزوم کامل مخمر و برای اولین بار، کل ژنوم یک موجود زنده، باکتری هموفیلوس آنفولانزا، توالییابی شد. اولین حیوانی که کل ژنوم آن توالییابی شد، مگس سرکه ( دروزوفیلا ملانوگاستر ) در سال ۲۰۰۰ بود . در سال ۱۹۹۹، این کار برای کوچکترین کروموزوم انسانی ( کروموزوم ۲۲) انجام شد . در سال ۲۰۰۲، نمایی از کل ژنوم انسان و موش به دست آمد و در نهایت تا سال ۲۰۰۸، تعیین توالی برای کل ژنوم انسان انجام شد. اگرچه تعیین کل توالی ژنوم انسان برای اولین بار توسط یک برنامه ملی در کشور آمریکا به هزینه میلیاردی و صرف ماه ها انجام شد ، بررسی کل ژنوم انسان امروزه حدود دو هفته زمان برده و پانصد دلار هزینه دارد .
همانطور که با افزایش سرعت پردازش و البته الگوریتمهای جدید ، ما از دوران ماشینهای محاسباتی به دوران هوش مصنوعی و توانائی شناخت ماشین ، گذر کردیم ، یعنی از محاسبه توسط ماشین به شناخت اوسط ماشین رسیدیم ؛
در مورد مولکولهای حیاتی ، حال ما به مرحلهای رسیدیم ، که میتوانیم تمامی پارامترهای مربوط به ارتباط اتمهای متعدد در یک مکانیسم چفت شدگی را محاسبه و شبیه سازی کنیم یعنی به جای اینکه دارو و مولکولهای حیاتی را ” کشف ” کنیم ، میتوانیم آنها را ” اختراع ” کنیم یعنی اصلا مولکولی طراحی کنیم که تاکنون در طبیعت وجود نداشته است
و دقیقا معنای پزشکی مولکولی همین است ، یعنی تسلط به شناخت اتصالات سه بعدی مولکولهای حیاتی و محاسبه و شبیهسازی این اتصالات که از منظر محاسباتی ، دانش بیوانفورماتیک نامیده میشود .
قبلا هم شناسائی مکانیسمهای مولکولی ، اساس مهم دانش علوم پایه پزشکی بود و با ایجاد دانش بیوتکنولوژی بشر توانست با وارد کردن ژن یک پروتئین انسانی در باکتری ، هر پروتئین نسبتا کوچکی را بسازد مثل انسولین ، که اصطلاحا ساخت پروتئین Recombinant نامیده میشود که تحول بسیار بزرگی برای پزشکی بود.
اما الان مثلا میتوان آنتی بادی مونوکلونال را کلا از ابتدا با محاسبه شکل سه بعدی برای اتصال به مولکولی خاص طراحی نمود و ژنی که میتواند آن را کد کند ساخت و آن را وارد سلولهائی کرد که آن را میسازند .
و آن چیزی که اساسا امکانات این عصر جدید پزشکی را برای ما فراهم کرده است قدرت بالای پردازش کامپیوتری و علم بیوانفورماتیک است .
شناسائی توالی ژنها و عملکرد پروتئین مربوطه و نیز امکان اصلاح و تغییر ماده ژنتیکی به صورت ژن درمانی عمومی در بدن و یا تغییرات ژنتیک گروهی از سلولها ، یکی دیگر از جنبههای پزشکی مولکولی است .
پس بر اساس مقدمه فوق پزشکی مولکولی عبارتست از:
ساخت مولکولهای جدید پروتئینی بر اساس محاسبه شکل سه بعدی آنها برای پیش بینی چفت شدگی آنها با مولکولهای دیگر به منظور به دست آوردن یک عملکرد خاص . و شناسائی ژنهای کد کننده پروتئینها و ساخت و به کارگیری ژن مربوطه و نیز انجام تغییرات و اصلاحات ژنتیکی .
پزشکی سلولی :
حال در سطح بالاتر از پزشکی مولکولی ، ما به پزشکی سلولی میرسیم :
سلول کوچکترین واحد حیات است ، حداقل به دلیل اینکه با یک دیواره مشخص از محیط اطراف خود جدا شده و محیط داخل خود را کنترل میکند ، و اینکه واحد تکثیر است یعنی در تمام موجودات ، تکثیر و رشد کل مجموعه با تکثیر دوتائی هر سلول ایجاد میشود .
رفتار هر سلول در موجودات زنده چند ارگانی ، به شدت وابسته به تنظیمات ژنتیکی خود سلول و تنظیمات اعمال شده از سوی کل سیستم بدن و بافت میباشد ، یعنی ارتباطات بین سلولی . تمامی رفتارهای سلولهای بدن ما به ارتباطات بین سلولی وابسته است ، و این رفتارها بر خلاف آنچه قبلا تصور میشد ، بسیار میتواند متغیر باشد و امکانات بسیار زیادی با استفاده از ارتباطات بین سلولی به دست میآید .
ارتباطات بین سلولی به دو روش عمده رخ میدهد: فاکتورهای رشد که مولکولهای پروتئینی هستند که با گیرندههای سطح سلول اتصال سه بعدی ایجاد و باعث تغییر در گیرنده و اتفاقات داخلی سلول میشوند و دوم ترشح کراتی به نام اگزوزوم ، دارای مولکولهای مختلف که میتوانند وارد سلول شوند و محتویات خود را در سلول هدف تخلیه کنند .
از طرفی استفاده از خود سلولها به عنوان درمان در حیطه سلول درمانی ، با شناخت سلولهای بنیادی از حدود دهه 1970 ، شروع شد ، یعنی سلولهای بنیادی یا حتی سایر سلولها را از فردی گرفت و بدون دستکاری یا بعد از دستکاری جزئی minor manipulation ( عمدتا شامل تکثیر و دستکاری محیط رشد یا تحریک ) و یا دستکاری عمده major manipulation ( شامل تغییر ژنتیکی برای اصلاح مشکل ژنتیکی یا به دست آوردن یک عملکرد و یا تبدیل آن به سلول بنیادی ) ؛ به خود فرد تزریق کرد .
به جز امکان تزریق سلولهای بنیادی یا تغییر شکل یافته یک فرد به خودش ، یک امکان دیگر هم فراهم است ؛ سلولهای بنیادی مزانشیمی جفت کمپلکس ایمنی بافتی MHC را در سطح خود بروز نمیدهند پس میتوان آنها را به تمام افراد دیگر تزریق نمود ، به عبارتی با به دستآوری و تکثیر آنها منبع دائمی از سلول خواهم داشت .
استفاده از سلولهای سیستم ایمنی با انواع دستکاری برای درمان سرطان شامل درمان با DC ، NK ، CARTCell نیز در حال حاضر سهم بزرگی از تحقیقات را خود اختصاص داده است .
به این ترتیب پزشکی سلولی در حال حاضر شامل سه حیطه است :
تسلط بر ارتباطات بین سلولی ، دانش سلولهای بنیادی و استفاده از آنها ، ایمنی درمانی سلولی .
مهندسی بافت :
در سطح بالاتر به مهندسی بافت میرسیم :
بافتهای بدن ما از مجموعهای از یک یا چند نوع سلول تشکیل شدهاند ، آنچه در سطح پزشکی درمانی و علائم ، خود را نشان میدهد همین مشکلات بافت است مثل سائیدگی غضروف ، پوکی استخوان ، نارسائی قلبی ، نارسائی کلیه ، سیروز کبدی ، چین و چروک پوست ، آتروفی مغزی و غیره .
ایجاد بافت ، ترمیم بافت و جوانسازی بافت آرزوی دیرینه بشر بوده است ، بارسازی بافت یا Regeneration که در فارسی به پزشکی بازساختی ترجمه شده است از همین بینش فکری آمده است و طلیعه دار پزشکی مدرن و شروع عصر سوم پزشکی شد .
به همین جهت امروزه اکثر سازمانهای مسئول قانونگذاری در جهان و دورههای دانشگاهی به این نام نامیده می شوند مثل سازمانی که در آمریکا توسط FDA برای قانون گذاری در مورد درمان با سلول یا اگزوزوم ، ژن درمانی و مهندسی بافت به نام Regenerative Medicine Advance Therapy RMAT تشکیل شده و یا پزشکی بازساختی در وزارت بهداشت درمان ایران .
مهندسی بافت بر اساس سه پایه اصلی شامل سلول بنیادی و تکثیر آن و تمایز و ایجاد سلول عمل کننده بافت ، ارتباطات بین سلولی و بخصوص فاکتورهای رشد ، ماتریکس بین سلولی ، بنا میشود و عملا بخشی از پزشکی سلولی مولکولی هستند اما دانش مربوط به ماتریکس بین سلولی ، آرایش سلولهای مختلف در بافت ، ایجاد خونرسانی در بافت و البته رشد بافت ، باید به توسعه و بلوغی بسیار فراتر برسد تا بتوان به طور واقعی بافت ایجاد نمود .
عصر پزشکی مولکولی سلولی
به این ترتیب برای عصر سومی که در پزشکی آغاز شده است شاید بهترین نام پزشکی مولکولی سلولی بازساختی باشد و شاید هم پزشکی مولکولی سلولی که ما بکار میبریم .
در ابتدا پزشکی عمدتا بر اساس باورها ، شنیدهها ، تفکر و شهود بود .
از دوران رواج نوشتن کتاب و تحقیق ابتدا در مشرق زمین و توسط دانشمندان ایرانی مثل رازی و ابن سینا و مدارس نظامیه و سپس با عصر رنسانس اروپا و عصر روشنگری و در نهایت ایجاد کامل طرز تفکر علمی و مهمتر از آن ارزش گذاری به تفکر علمی ، عصر پزشکی تحقیقاتی بر پایه تئوری و آزمون و تولید حقیقت ایجاد شد که بنای رفیع پزشکی مدرن را بنیاد نهاد .
اختراع بزرگ قدرت پردازش ماشینی در نهایت به حجمی از محاسبه و الگوریتمهائی رسید که ماشینها قدرت شناخت و یادگیری پیدا کردند و از آن مهمتر اینکه حالا قدرت پردازش ماشینها میتواند میلیاردها برهم کنش اتمها در سطح مولکولهای حیاتی و در نتیجه چفت شدگی انها را به هم را محاسبه و پیش بینی و شبیه سازی کنند ، اکنون بشر میتواند هر نوع درمان و دارو را اختراع کند و شاید با افزایش قدرت پردازش اشکالی از حیات را بتوان طراحی کرد.
توضیحات بیشتر را در مقاله زیر مطالعه فرمائید عصر پزشکی سلولی مولکولی