همانند پیشرفت تمام وجوه دانش و بینش ما ، پزشکی هم بر اساس پیشرفت بینش بشر و تکنولوژی تغییر کرده است . بشر از عصر عمل به توصیههای سینه به سینه و شهود و تفکر محض به عصر تحقیق و برسی و به کار گیری روش علمی و کشف داروها و درمانها و ایجاد دانش پزشکی مدرن رسید و با به دست آوردن قدرت پردازشی در حال گسترش ، عصر جدید پزشکی براساس محاسبه اساس حیات یعنی اتصال سه بعدی مولکولهای حیاتی و امکان اختراع مولکولهای تشخیصی و درمانی جدید آغاز شده است .
نویسنده : دکتر محمد زهرائی
تعریفی از پزشکی
تعریف کردن پزشکی و ساختار علمی عظیمی که در طول کل 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 و اعصار قبلی و جدید را تعریف کنیم تا ببینیم وقتی از پزشکی سلولی مولکولی صحبت میکنیم 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 وضعیت خارج از عادی ایجاد شده در اثر تروما یا بیماریهای عفونی بوده است .
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 .
به این ترتیب امروزه تعریفی از پزشکی داریم شامل سه مقوله درملن ، پیشگیری ، توان افزائی ، در یک بینش کلنگر شامل تمام جنبههای سلامت یک انسان و جامعه .
تحولات کلیدی پزشکی در طول زمان
با این مقدمه و تعریف از پزشکی به سه عصر پزشکی میپردازیم :
عصر اول : عصر پزشکی توصیفی
در ابتدا پزشکی توصیفی یا خرافی بود یعنی مجموعهای از دانش که بر اساس شنیدهها و انتقال سینه به سینه و بر اساس تجربیات افراد در مورد موفقیت یک روش یا داروی خاص ، بدون اقدامات لازم برای حقیقت سنجی واقعی .
که البته این موضوع رویه عمومی کل دانش بشری بوده است که بیشتر مبتنی بر انتقال سینه سینه و بر مبنای تفکرات فلسفی یعنی نتیجهگیری از فرضهای صحیح و یا تعمیم حقائق بدیهی بوده است . گاها روشهای فلسفی ناموفق بوده مثل مسطح بودن زمین و گاه خیلی موفق بوده است مثل اینکه مواد از ذرات غیر قابل تقسیم به نام اتم ساخته شده و در نهایت معلوم شد انچه بعدها اتم نامیده شده اجزاء ریزتری دارد اما در نهایت به اجزاء غیرقابل تقسیم خواهیم رسید.
عصر دوم : پزشکی تحقیقاتی
عصر دوم پزشکی در تبعیت از کل بینش بشر ، عصر ورود به حقیقتآزمائی و تولید علم و حقیقت یا به عبارتی آزمون و حقیقت یابی .
از دیرباز روش کشف حقیقت و اینکه حقیقت واقعی چه میتواند باشد و آیا آنچه ما حقیقت میشماریم حقیقت مطلق است یا خیر مورد سوال بشر بوده است ، پاسخهای فلسفی بیشماری به آن داده شده و حتی بعضا امکان رسیدن به حقیقت را منتفی میدانستند و البته خرافات یعنی توصیفات و فلسفهبافیهای غیر قابل راستیآزمائی نیز بازار پررونقی داشتند.
اما به هر حال روشهای عملیتری هم برای تعریف حقیقت بوجود آمد ، تا در نهایت توسط دانشمندان اسلامی و سپس در عصر رنسانس و در نهایت فلاسفه غربی از قرن شانزدهم ، ایجاد علم واقعی را با بنیانگذاری داشگاهها و ایجاد تفکر علمی حقیقت محور ، پایهگذاری نمودند که باعث شکوفائی علمی واقعی بعدی شد که تاکنون ادامه دارد .
بینش علمی و حقیقتیابی :
اگرچه تعریف حقیقت در نظر افراد مختلف منفاوت است اما بهترین تعریف عملی که باعث ایجاد علم واقعی کاربردی میشود بسیار ساده است :
حقیقت عبارت است از قدرت پیش بینی
هر جا دانسته یا علم یا آگاهی وجود دارد یعنی قدرت پیش بینی وجود دارد .
و ما از این قدرت پیش بینی برای ساخت وسایل و پیش بینی عملکرد آن یا استفاده از داروها و روشهای درمانی استفاده میکنیم .
هرنوع فرضی که منجر به امکان پیش بینی نشود عملا خرافه است و هیچ کاربرد یا فایدهای در زندگی عملی بشر ندارد .
فرضی که مدعی است میتواند پیش بینی نماید ، قابل آزمون باشد و از آزمون سربلند بیرون آید تا تبدیل به حقیقت شود.
پیش بینی غیر قابل آزمون اگر بر اصول بدیهی و فرضیات قوی و روشهای استنتاجی قوی بنا شده باشد ، شاید به عنوان یک فلسفه پذیرفته شده و با روشهای ریاضی ، دانشمندان به دنبال اثبات آن باشند مثل نظریه وحدت بزرگ ( شبیه فلسفه تقسیم ناپذیری نهائی ) این بینش فلسفی میگوید : منطقی است که فکر کنیم تمام ذرات و نیروهای عالم در جائی به یک منشاء یکسان میرسد ، و محاسبات ریاضی امکان آن را در فضای یازده بعدی امکانپذیر میداند اما به هر حال موضوع فعلا قابل آزمایش نیست .
اگر یک دیدگاه یا ایده یا فرض فلسفی قابل آزمون باشد تئوری نامیده میشود.
مثلا تئوری نسبیت عام انیشتن بر اساس محاسبات ریاضی پیش بینی کرد که بافت فضا زمان در مجاورت جرم دچار خمیدگی میشود ، و بنا به آزمایشی در زمان خورشید گرفتگی با دیده شدن ستارگانی که باید در زمان خاصی پشت خورشید باشند ، مشخص شد واقعا بافت فضا زمان در مجاورت خورشید دچار خمیدگی است . پس از آن مکانیک نسبیتی عملا جایگزین مکانیک نیوتونی شد. یعنی در حالیکه قبلا مکانیک نیوتونی به عنوان حقیقت در مورد تقریبا تمام امور جاری به راحتی امکان محاسبه و پیش بینی تقریبا تمام وقایع مربوط به حرکت را فراهم کرده بود ، آزمایش مایکلسون مورلی که نشان داد سرعت نور با سرعت مبداء تولید نور جمع نشده و همیشه ثابت است ( که با مکانیک نیوتونی منافات داشت ) باعث ایجاد این تفکر شد که فرمولهای محاسباتی جدید بر اساس تئوری جدید لازم است و نسبیت خاص و عام انیشتن به عنوان حقیقت جدید برای پیش بینی وضعیت اجسام بر اساس بافت چهار بعدی فضا زمان پذیزفته شد.
تقریبا تمام سیستمهای فنآورانه امروزی مبتنی بر مکانیک نسبیتی ( در مورد اجسام بزرگ ) و نیز مکانیک کوانتومی ( در مورد اجزاء اتمی ) است و جالب است که در هر دو اصولی وجود دارند که کاملا با پیشگزیدههای عقلی و تعمیم مثالهای عینی که اساس تفکر محض و فلسفه است منافات دارد ، اما کاملا توسط ریاضیات اثبات میشود .
مثلا ماهیت همزمان ذرهای موجی ذرات زیراتمی که بر اساس نوع سنجش تغییر میکند و حتی ذره ظاهرا حتی قبل از حرکت و در گذشته نسبت به سنجش ، ماهیت سنجش را تشخیص و داده متناسب با آن تغییر میکند . یا اینکه براساس نسبیت ، زمان بر جسم متحرک کندتر میگذرد و بر جسم نزدیک مرکز جرم کندتر که هر دوی این اصلاحات نسبیتی خاص و عام باید بر ساعتهای اتمی ماهواره های GPS اعمال شود ( در مقایسه با ساعت مشابه روی زمین ) تا بتوان محل صحیح را محاسبه نمود .
به این ترتیب بر اساس تجربه یا تفکر که ابزار آن عموما تعمیم یا مثال آوری از حقیقتهای قبلی است و یا محاسبات ریاضی بر اساس بینشی جدید یا توسعه محاسبات قبلی ، ایده یا یک تئوری شکل میگیرد ، مهمترین عامل ارزشدهی به یک تئوری امکان آزمودن و روش رد کردن آن است .
هر ایده یا فرض یا دیدگاه فلسفی غیر قابل آزمون یا غیر قابل رد شدن عملا به جز خرافه و مصیبت برای طرز تفکر علمی و نتیجه گیری عملی ، حاصل دیگری ندارد.
با توجه به اینکه تمام امور هستی در نهایت بر اساس ریاضیات مربوطه است ، اگر با محاسبات ریاضی بتوان به تنیجه رسید و در نهایت فرمول ریاضی پیش بینی کننده امور به دست آید ، تقریبا میتوان گفت علم ایجاد شده یا حداقل میتوان آن را برای سایر موارد فرض قرار داد .
اما در نهایت آزمون اثبات کننده باید طراحی و اجراء شود تا حقیقت به دست آید و اگر حقیقتی اثبات شد آنگاه برای پیش بینی امور ما به کار میرود ؛ تا زمانی که در جائی پاسخگوی پیش بینی نباشد ، حال باید به دنبال ایده جدید با فرمول ریاضیاتی جدید گشت .
عصر حقیقت یابی در پزشکی
عصر حقیقت یابی در پزشکی موجب پیشرفت عظیمی در پزشکی شد ( مثل همه علوم ) اما همچنان ما با یک نقیصه مواجه بودیم ، در واقع بدن انسان مجموعهای از تعداد بسیار عامل و متغیر و بر هم کنش همه آنها با هم میباشد.
تعداد زیاد عملکرد سلولی و مولکولهای عمل کننده که بر تعداد زیادی عملکرد اثر میگذارند و وضعیتهائی که تعداد زیادی اتفاق را درگیر میکنند ، باعث میشود امکان پیش بینی پذیری قطعی ناممکن شود و صرفا پیش بینی بر اساس آمار و احتمالات ممکن میشوند .
در واقع بر خلاف یک سیستم طراحی شده که هر جزء آن ، بر رابطه مستقیم علیت مستقیم و منحصر کار میکند ، مثلا با افزایش ورودی X در بخشی از سیستم ، سه متغیر دیگر تغییر مییابند ؛ سیستمی که بر اساس تکامل و سازگاری دائم حداکثری موجود بر اساس تغییرات تصادفی در طول یک زمان بسیار طولانی ، ایجاد شده است ، دارای یک به اصطلاح سیستم بیولوژی است یعنی هر متغیری بر انبوهی از متغیرهای دیگر تاثیر میگذارد.
در عصر حقیقت یابی داروها بر اساس بینش یا تجربه یا بررسی همان داروهای قدیمی ” کشف “ شدند ، و هر مادهای که به نظر میرسید بر اساس دانش پزشکی حاصل از بررسی علمی بر درمان یک بیماری اثر کند تحت بررسی و ازمون قرار گرفت .
در حقیقتیابی پزشکی به جز پیچیدگی سیستم بدن ، حالا با دو مسئله دیگر هم مواجه هستیم یکی قدرت بهبود خود بدن که باعث میشود به اشتباه فکر کنیم یک درمان موثر بوده است و دوم قدرت بسیار زیاد وضعیت روحی روانی بر پاسخ یا عدم پاسخ به درمان . به این ترتیب روشی در پزشکی برای حقیقتیابی بوجود آمد به نام کارآزمائی بالینی تصادفی دو سویه کور با گروههای شاهد و کنترل کاملا شبیه ، که بر اساس فرمولهای ریاضی ، معنی دار بودن آماری یک فرض ( مثلا تاثیر یک دارو ) را میتواند تائید و آن را تبدیل به یک حقیقت کند .
عصر سوم : پزشکی محاسباتی
پزشکی در حال یک تغییر شکل بنیادی است ، تغییری در حد ایجاد عصری جدید. با حفظ و تقویت بینش علمی و حقیقت یابی ، پزشکی سلولی مولکولی در حال ایجاد عصر جدیدی در پزشکی است .
اینجا باید تعریفی از پزشکی سلولی مولکولی ارائه بدهیم و اینکه چه تحول جدیدی رخ داده است که پزشکی سلولی مولکولی ایجاد شده و ما را وارد عصر سوم پزشکی نموده است .
پزشکی مولکولی :
حیات در شکل عملیاتی خود یک مجموعه عظیم از فرآیندهای شیمیائی است .
و هر یک از فعالیتهای حیاتی ما نتیجهای از هزاران واکنش شیمیائی است ،
به عنوان یک موجود زیستمند ، موجود باید بتوان رشد کند ، تکثیر شود و انرژی مصرف کند و انرژی ذخیره کند یا از اطراف دریافت کند .
در ریزترین سطح هر یک از این فعالیتها توسط واکنشهای شیمیائی تامین میشوند ، یعنی هریک از اشکال تجزیه یک مولکول یا ترکیب مولکولها یا اتصال اتم به مولکول .
اما یک سیستم حیاتی با حجم عظیم عملیات خود نمیتواند منتظر برخورد اتفاقی مولکولها و ترکیب و تجزیه اتفاقی باشد ، بلکه تجزیه یا ترکیب باید هدفمند ، سریع و در حد زیاد و بسیار مهمتر اینکه قابل تنظیم باشد .
این موضوع توسط آنزیمها برآورده میشود ، آنزیم یک مولکول بزرگ پروتئینی است ، پروتئین یک پلیمر از واحدهائی به نام اسید آمینه است ، 20 اسید آمینه در کل اشکال حیات بر روی کره زمین داریم ( تمام اصول مولکولی حیات از ریزترین موجود تا انسان در همه یکسان است ) .
این بیست آمینه همگی یک کربن مرکزی دارند ، در سه سمت کربن مرکزی ، هیدروژن ، NH2 ، COOH متصل شده است . اتصال NH2 از یک اسید آمینه با COOH اسید آمینه بعدی میتواند باعث تولید زنجیرههائی از آسیدهای آمینه میشود . در یک سمت یک عامل متغیر وصل میشود .
در عمقیترین سطح ، این عامل متغیر مشخصه تمام آن چیزی است که اکنون به نام حیات میشناسیم .
این بخش متغیر در اسید امینههای بیست گانه ممکن است یک هیدروژن باشد یا یک زنجیره بلند کربن و هیدروژن و یا حلقههای آروماتیک ،
به هر حال این بخشهای متغیر باعث می شوند هر اسیدآمینه یک شکل خاصی بگیرد ، حال تصور کنید زنجیری از اسیدهای آمینه داریم که هر یک شکلی دارند و هر یک شارژ الکتریکی خاصی دارند و بر اساس شکل خود می توانند زنجیره را خم کنند ، در هم بپیچانند و فرم دهند ، حالا زنجیره میتواند یک شکل سه بعدی بگیرد با برجستگی خاص یا فرورفتگی و شکاف مثل دندانههای کلید .
این شکل سه بعدی میتواند با مولکولهای مختلف و پروتئینهای مختلف متصل شود ، ممکن است شکل سه بعدی با دو مولکول وصل شود و با نگهداری آنها در کنارهم ، آنها را به هم متصل کند و یا پس از اتصال این مولکول را بشکند. یعنی واکنش شیمیائی به صورت ترکیب یا تجزیه انجام دهد .
هریک از واکنشهای شیمیائی لازم برای حیات و عملکرد سلول توسط یک آنزیم انجام میشود . تمام اتفاقات مربوط به یک موجود زنده از ترکیب مولکولها و ایجاد ساختار و رشد و تکثیر و یا تجزیه مولکولهای اطراف برای استفاده از اجزاء آنها یا انرژی ناشی میشود که همگی در اثر اتصال سه بعدی مولکولهای کوچک و بزرگ با آنزیمها ناشی میشود .
اما موجود زنده باید بتواند از انرژی استفاده کند و با انرژی خود را بسازد یا تکثیر کند و البته با توجه به اینکه حیات یک بقای دینامیک است ، موجود زیستمند به طور ممتد باید خود را بازسازی کند و توقف چرخه تولید انرژی عملا منجر با از هم پاشیدگی موجود زنده میشود .( مثلا در مورد سلولهای بدن انسان فقدان اکسیژن و توقف موتور تولید انرژی باعث مرگ سلول پس از 4 دقیقه تا 8 ساعت میشود ) . انرژی تمام موجودات زنده از شکستن پیوند کربن با هیدروژن در حضور اکسیژن حاصل میشود و بر خلاف سوختن سوختهای فسیلی ، فرآیندی چندین مرحلهای و توسط آنزیمها است که در طی آن انرژی پیوند کربن هیدروژن در پیوند بین فسفات دوم و سوم در مولکولهای خاص ذخیره میشود تا توسط آنزیمها یا پروتئینها حرگتی استفاده شوند .
پیوند کربن و هیدروژن توسط آنزیمهای خاصی که در فقط گیاهان سبز وجود دارد انجام میشود ، و از آب و دیاکسید کربن ، با آزاد کردن اکسیژن ، پیوند کربن و هیدروژن میسازند.
بسیاری از واکنش شیمیائی که برای ساخت وساز حیات لازم است ، انرژیخواه هستند ، در این حالت یک مولکول خاص سه فسفاته با باند پرانرژِی بین فسفات دوم و سوم ( که در اشکال خاصی به عنوان حامل انرژی در سیستمهای حیاتی وجود دارند ) در بخش دیگری از آنزیم تجزیه شده و انرژی باند باعث تغییر شکل آنزیم و انجام واکنش شیمیائی میشود . و به این ترتیب یک سلول باید انرژی تولید کند و با بازسازی عناصر خود ، خود را زنده نگهدارد .
نکتهای هم در بالا اشاره شد که از مشخصات مولکولهای پروتئینی است ، شکل مولکول بر اساس خمشهای متعدد و تا شدگیهای زنجیره اسیدهای آمینه بر روی خود خیلی وابسته به شارژ الکتریکی است ، اتصال سه بعدی به یک مولکول خاص میتواند باعث تغییر شارژ هم بشود ، این موضوع میتواند باعث تغییر شکل کل یا بخش دیگری از آنزیم شود و این تغییر شکل با اتصال سه بعدی باعث فعال شدن آنزیم دیگر یا تغییر در مولکولهای دیگر شود .
مشخصه دیگر موجود زنده توانائی پاسخ به محیط اطراف است و در موجودات پرسلول ، سلولها باید بتوانند باهم ارتباط برقرار کنند ، که مجددا بر اساس شکل سه بعدی پروتئینها تامین میشود ، در جدار سلول گیرندههائی پروتئینی وجود دارد که با مولکولهای خاص یا پروتئینهائی که توسط دیگر سلولهای بدن و به عنوان پیامرسان تولید شده ، می تواند باند شود . بخشی از این گیرندهها از جدار سلول رد شده و در داخل سلول قرار دارد .
به این ترتیب در صورت اتصال قوی بخش خارجی گیرنده ( رسپتور ) به مولکول هدف ( لیگاند ) کل پروتئین گیرنده طوری فعال میشود که در قسمت داخل سلولی آن فعالیت آنزیمی فعال میشود که خودش فعالیتهای آنزیمی دیگری را فعال میکند و به صورت آبشاری و فعال شدن پیاپی آنزیمها در نهایت پیامی به هسته سلول در جهت ساخت پروتئین ( های ) خاص میرسد تا انفاق خاصی در سلول رخ میدهد .
به جز گیرندههائی برای واکنش در برابر پیام رسانهای سلولی و یا سایر موا شیمیاءی گیرندههای متعدد فیزیکی هم داریم مثلا برای واکنش در برابر نور ( با تغییر یک مولکول خاص در اثر برخورد فوتون در طول موج خاص ) ، صوت ( با لرزش یک تاژک پروتئینی با طول خاص برای یک طول موج خاص ) یا فشار و حرارت و غیره ، همگی مولکولها پروتئینی با خاصیت اتصال سه بعدی به مولکولهای دیگر و تغییر شکل و ایجاد تغییرات در مولکولهای دیگر در پاسخ به اتصال اولیه هستند و البته بنا به شکل سه بعدی خاص خود ، میتوانند بسیار اختصاصی و بدون اشتباه توسط یک مولکول یا تحریک فیزیکی خاص ، تحریک شده و تغییر در سلول را شروع کنند .
علاوه بر گیرندهها ، دریچههائی هم در جدار سلول هستند از جنس پروتئین که با تغییر در اثر تغییرات شارژ در نقش دریچه کار میکنند . یعنی با تغییر شارژ ، دریچه باز میشود یا بسته میشود و اجازه جابجائی یونهائی را میدهد تا یک مثلا یک سیگنال الکتریکی در یک رشته ای از سلول به حرکت دربیاید ، که اساس کار واکنشها در تمام موجودات پرسلولی و سیستم عصبی ما و کنترل حس و حرکات ارادی و حتی عضلات غیر ارادی قلب و رودهها میباشد .
سیستم ایمنی ما هم تماما بر اساس اتصال سه بعدی پروتئینها کار میکند. پروتئینهای گیرنده میتواند پروتئینهای خارجی و غیرعادی داخل بدن و همچنین اجزاء میکروبها را تشخیص دهد .
یکی از راههای بسیار موثر دفاع ، ایجاد مولکولهای پروتئینی است به نام آنتی بادی که بر روی یک پایه ، دو یا پنج سر یا جایگاه با شکل بسیار اختصاصی برای اتصال با انواع مواد بیگانه ( آنتی ژن ) دارد و با اتصال به آنها باعث حذف آنها توسط سلولهای سیتم ایمنی میشود . ایجاد این لشکال سه بعدی اختصاصی برای اتصال به تمام اجزاء بیگانه و عدم اتصال به قسمتهای مختلف پروتئینهای خودی ، یکی از جذابترین بخشهای ایمنی شناسی است .
اطلاعات توالی اسیدهای آمینه
اطلاعات سکانس اسیدها آمینه در هر پروتئین که عموما آنزیم هستند و بعضا گیرنده یا دریچه یا در ساختار به کار رفته است ، توسط یک ژن از کل ژنوم ما کد میشود ، چگونگی این عملیات در بخش ژنتیک توضیح داده شده است .
تعریف پزشکی مولکولی :
فرض ورودی ما کمی طولانی شد ، اما برای تاکید بر اینکه تمام آنچه فعالیتهای یک سلول زنده است که اولین واحد دارای حیات است ، مبتنی بر اتصال سه یعدی اشکال پروتئینهای عمل کننده با مولکولهای دیگر است ، لازم بود .
از نگهداری رمز ژنتیک تا تبدیل رمز به پروتئین تا ایجاد ساختارهای مختلف ، تولید و مصرف انرژی ، انتقال سگنال و دفاع و به هرحال هرچه در سلول و در بدن رخ میدهد ، در اثر اتصال اشکال سه بعدی و اتفاقات ناشی از آن است.
خود این اشکال سه بعدی مولکولهای پروتئینی در اثر پیچ و تاب خردن زنجرههای طولانی متشکل از صدها تا هزاران اسید امینه است که هر یک در اثر تفاوت در عامل متغیر خود ؛ شکل خاصی دارند .
این اسید آمینهها و اشکال سه بعدی پروتئینها تمام آنچه عملکرد حیات است را انجام میدهند و به همراه نوکلئوتیدها و مولکولهای جابجائی انرژی و مولکولهای ذخیره انرژی و یونهای تبادل شونده ساختار مولکولی حیات را در تمام موجودات زنده ، از ویروس تا انسان ، تشکیل میدهند .
حال این موضوع مطرح است که اتفاق جدید که عصر جدید پزشکی را ایجاد کرده است ، چیست ؟
در یک کلام افزایش قدرت پردازش کامپییوترها برای پیش بینی شکل ، شبیه سازی عملکرد و در نهایت غلبه بر کلان داده
طراحی شکل پروتئین و کد ژنتیکی :
اینکه اتمهای یک اسید آمینه در آریش خود چه شکل سه بعدی ایجاد میکنند و در نهایت هنگامی که دو اسید آمینه کنار هم قرار میگیرند چه شکلی ایجاد میشود و مجددا اینکه زنجیره اسیدهای آمینه چگونه بر روی خود تا میخورد و وقتی این زنجیره به هزاران اسید آمینه میرسد چه اشکال سه بعدی میسازد و با چه اشکال سه بعدی میتواند باند شود ، این باند چگونه کار میکند ، نیاز به قدذرت محاسبه و پردازش بسیار بالائی دارد ، قدرت پردازشی که اکنون به دست آمده است . و البته بزرگترین جلوه آن در دسترس همگامی قرار گرفتن هوش مصنوعی شامل امکان توانائی شناختی و یادگیری توسط ماشین یا در واقع نرمافزار کامپیوتر است .
از دهه 1960 میلادی روشهای متعددی برای بررسی و حدس زدن شکل مولکولهای بزرگ بوجود آمده بود ، و با تعیین شکل سکانسهای خاص و قدرت پردازش در دسترس می شد که شکل کلی یک مولکول پروتئینی و اتصال آن را ” کشف ” کرد ، حال با استفاده از دانش و تجربه قبلی و فعلی و قدرت پردازش بسیار بالا میتوان اساسا مولکول و شکل سه بعدی آن را محاسبه و طراحی و در واقع ” اختراع ” نمود .
شبیه سازی :
اما به جز شکل یک مولکول حالا عملکرد آن یعنی قدرت اتصال آن به مولکولهای مختلف و اتفاقات بعدی این برهم کنشها و در نهایت تاثیر این مولکول ، قبل از هرگونه ورود به تحقیقات باید محاسبه شود . اینجا هم دانش پزشکی مولکولی و البته قدرت محاسبه بالا برای بررسی قدرت اصال تک تک اتمها در بخشهائی که قرار است اتصال سه بعدی پیدا کنند و تغییرات شارژ کل پروتئین عمل کننده به عنوان آنزیم یا گیرنده ، و تاثیر این اتفاق بر عملکرد کل مجموعه باید شبیه سازی شود .
غلبه بر کلان داده :
همانطور که گفته شد ، هر مولکول یا عملکرد نه فقط بر راه مستقیم خود اثر دارد بلکه عموما یک کلافی از تاثیرات متقابل وجود دارد ، بررسی این انبوهی از برهم کنشها به جز از عهده قدرت پردازش امروزین برنمیامد .
پس تعریف پزشکی مولکولی به این ترتیب است :
ما قبلا مولکولهائی را که در مکانیسمهای حیاتی دخالت داشتند را ” کشف ” میکردیم و عملکرد و داروهای موثر بر آنها را با روشهای علمی تحقیقاتی ، کشف میکردیم،
حال میتوانیم این مولکولهای درگیر در ساز و کار حیات را طراحی و ” اختراع ” کنیم ، سازوکار و عملکرد آنها را شبیه سازی کنیم و تاثیر آنها بر کل مجموعه را پیش بینی کنیم .
البته هنوز وابسته به انجام تحقیقات بالینی مبتنی بر روش علمی برای آزمون و حقیقت یابی هستیم ، چرا که هنوز تمام مکانیسمها و تعاملات بین آنها برای ما معلوم قطعی نشده است .
پزشکی مولکولی عملا راهحل نهائی تشخیص و درمان تمام بیماریها است . در بینش عصر سومی پزشکی هر گاه راجع به تشخیص یا درمان یک بیماری یا حتی افزایش توان یک سیستم سالم فکر میکنیم ، اول باید تغییرات سلولی و مولکولی و امکان بکارگیری امکانات حاصل از این بینش را در نظر بگیریم.
امروزه پزشکی مولکولی بخصوص در عرصه ساخت پروتئینهای ریکامبیننت ، ژنتیک ، آنتیبادیهای مونوکلونال ، واکسن mRNA ، بیومارکرها فراگیر شده است ، و با به کار گیری قدرت پردازش بالا در حال ورود به عصر سوم پزشکی هستند.
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 .
با توجه به محیط آبی مورد نیاز برای تحرک و برهم کنشهای مولکولی ، حیات از دریاها شروع شد و هر سلول یک محیط آبی اختصاصی برای خود محصور نموده که انباشته از آنزیمهای عملکردی و مولکولهای سازوکار حیات و اندامکها میباشد و مهمتراز همه ماده ژنتیکی یعنی اطلاعات ساخت تمام پروتئینهای سلول است.
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 .
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 .
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 سازمان قانون گذاری آمریکا Regenerative Medicine Advance Therapy RMAT یا پزشکی بازساختی 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 در واقع بخشی از پزشکی سلولی مولکولی هستند .
به این ترتیب برای عصر سومی که در پزشکی آغاز شده است شاید بهترین نام پزشکی مولکولی سلولی بازساختی باشد و شاید هم پزشکی سلولی مولکولی که ما بکار میبریم .
مثالی از عملکرد سه عصر پزشکی :
با بیماری آرتریت روماتوئید یا روماتیسم مفصلی همه ما آشنا هستیم ، بیماری اتوایمیون بر ضد بافت سینوویال داخل مفصل و اطراف تاندونها که باعث درد مفاصل و تخریب آنها می شود .
در عصر اول پزشکی بنا به توصیه و دانش سینه به سینه و نوشتههائی که آن هم بر اساس شنیدهها یا بر اساس تفکر و فلسفه بودند ، مواد طبیعی گیاهی فراوانی مثل زردچویه ، هسته سنجد و میخک و دارچین و فلفل توصیه میشد و البته بی اثر نیز نبودند .
در عصر دوم پزشکی بر اساس تحقیق در مورد مکانیسم بیماری و کشف علت بیماری ، و ازمودن همین داروها بر اساس روش و بینش علمی اولا کشف شد که بعضی از این داروهای گیاهی یا با تغییراتی واقعا موثر هستند و داروی واقعی موثر در تمام شرایط به دست آمد . همچنین با کشف ماهیت التهابی بیماری و اینکه منطقا کورتیکوستروئیدها و داروهای ضد التهابی موجود باید بتواند التهاب را کنترل کند از آنها استفاده شد و با روش علمی عملکرد آنها مورد تائید قرار گرفت .
در این دوره داروهائی با منشاء طبیعی برای درمان هر بیماری کشف و سپس با سنتز این داروها با تغییرات منبع طبیعی برای افزایش کارائی و دوام و بهبود عملکرد در بدن و سپس آزمودن دارو با روش علمی و تولید حقیقت و توان پیش بینی عملکرد ، جایگاه دارو در درمان تثبیت میشود .
در عصر سوم پزشکی : با بینش تغییرات سلولی مولکولی مشخص شد که فاکتورها خاصی نقش محوری مهمی در ایجاد التهاب در این بیماری دارند و با بررسی ساختار سه بعدی مولکول آنها یک آنتی بادی برای اتصال با هریک طراحی شد .
در حال حاضر برای تولید آنتی بادی در خارج از بدن از روش ساخت آنتی بادی مونوکلونال استفاده میشود ، و آنتی بادی ساخته میشود که در سرهای خود قدرت چفتشدگی سه بعدی شدیدی به یک مولکول پرونئتینی دیگر داشته باشد ، به این ترتیب وقتی وارد بدن شد در هر جای بدن میتواند به آن مولکول متصل شود ، پایه آنتی بادی توسط گیرندههای سلولهای ایمنی خاص قابل شناسائی است و آنتی بادی متصل شده بلافاصله به همراه مولکول مربوطه حذف میشود . دانش طراحس آنتی بادی و امکان طراحی بخش اتصال برای اتصال سه بعدی با سایر پروتئینها قدرتی بسیار بزرگ برای پزشکی عصر سوم یا سلولی مولکولی فراهم کرده است :
هر پروتئینی را که بخواهیم میتوانیم حذف کنیم ،
حتی یک گیرنده بر روی یک سلول سرطانی ، پروتئین غیرطبیعی ایجاد شده در الزایمر و بسیاری از موارد دیگر .
در آرتریت روماتوئید با شناخت نقش اینترلوکین 6 به عنوان فعال کننده التهاب داروی Tocilizumab طراحی و ساخته شد که مونوکلونال آنتی بادی ضد آن است و با حذف آن التهاب بیش از حد خودایمنی را کاملا مهار میکند همچنین آنتی بادی مونوکلونال Etanercept بر ضد TNFα که یکی از عوامل کلیدی در بیماریهای خودایمنی است .
و البته تولید آنتی بادی مونوکلونال یکی از قدرتهای پزشکی مولکولی است .
پس در حالیکه در عصر اول پزشکی شنیدهها و اعتقادات و در بهترین حالت تفکر محض ، در کار درمان بود ،
( نتیجه : داروی شهودی بر اساس تفکر ، تعمیم دانستهها و باورها )
در عصر دوم روش تحقیق و آزمودن علمی کار میکند و با پیشرفت تکنولوژیک در شناخت مکانیسمهای عملکردی بدن ، داروها ” کشف ” و با ساخت صنعتی آن و ایجاد تغییرات لازم ، کار درمان را پیش میبرد .
( نتیجه : داروی کشف شده بر اساس آنچه قبلا در طبیعت یا سیستمهای حیاتی موجود بوده است )
اما امروزه در عصر سوم قدرت پردازش بالا کار میکند ، و به طور هدفمند و دقیق با محاسبه شکل و اتصال سه بعدی ، هر داروئی بخواهیم ” اختراع “ میکنیم و با روش علمی آزمون میشود .
( نتیجه : داروی اختراع شده بر اساس محاسبات و تعیین شکل دقیق مولکولی و اتصالات اشکال سه بعدی مولکولها )
شاید این را بشود به عنوان خلاصه پذیرفت :
داروی شهودی ، داروی کشف شده ، داروی اختراع شده
قدرت پردازش :
قدرت پردازش ما اکنون در عصر ترا قرار دارد یعنی ده به توان دوازده.
مشخصه عصر ترا ورود تمام عیار هوش مصنوعی در تمام عرصههای تکنولوژی است .
در پزشکی در عصر ترا ما میتوانیم ساختارهای سه بعدی را محاسبه کنیم و اتصال آنها با هم را پیش بینی کنیم و میتوانیم آنتی بادی مونوکلونال برای حذف پروتئینهای دیگر یا سلولهای سرطانی طراحی کنیم ، قبلا میتوانستیم با بیوتکنولوژی هر پروتئینی را در خارج از بدن بسازیم ، اما امروزه هر پروتئینی را در داخل بدن با طراحی و استفاده از mRNA ، میتوانیم بسازیم ، مثل واکسنهای مربوطه ، یا با تکنولوژی و طراحی کریسپر CRISPR میتوانیم هر توالی ژنتیکی را در سلول بِبُریم و با طراحی پروتئینها یا اید نوکلئیکهای خاص انواع بیومارکرهای تولید شده در بدن برای تشخیص بیماریها و سرطانها را شناسائی کنیم و البته بسیاری امکانات سلولی مولکولی دیگر . اما بینش و قدرت پردازش در حد تغییرات و اصلاحات سیستمهای موجود است .
پزشکی از قدیم با درمان بیماری شناخته میشد ، در عصر تکنولوژی پیشگیری و شناخت زودرس نیز به درمان اضافه شد ، با شروع پزشکی سلولی مولکولی توانافزائی و ترمیم و جوانسازی با نام Regeneration شروع شد و بر اساس درمان ، پیشگیری و توانافزائی ، بینش افزایش قابل توجه طول عمر به عنوان مشخصه بارز ورود پزشکی به عصر ترا ، در بین دانشمندان فراگیر شد .
به زودی به عصر قدرت پردازش پتا خواهیم رسید یعنی عصر ده به توان پانزده
در این عصر ما خواهیم توانست با قدرت پردازش بسیار ، پروتئینها و گیرندهها و آنزیمهای کاملا انتخابی خودمان را بسازیم ( به راحتی پشت کامپوتر و با محاسبه و سپس پیش بینی عملکرد و حتی روش ساخت ) . به این ترتیب نانو روباتهای حیاتی بوجود خواهند آمد . قدرتی بزرگ که نه تنها درمان و پیشگیری و توانافزائی و افزایش طول عمر را برآورده میسازند ، بلکه امکانات بسیاری برای تغییر در نوع بشر و البته در دستکاری کل مجموعه حیات کره زمبن را میتواند برآورده کند و هر تغییر و واکنشی را امکان پذیر نماید و عصر جدیدی در پزشکی شروع میشود که دغدغه اصلی آن توانافزائی ، جوانسازی ، افزایش قابل توجه طول عمر خواهد بود و درجاتی از نامیرائی بر اساس آرزوی دیرین بشر تحقق یابد .
عصر اگزا یا عصر پردازش ده به توان هجده است :
کل حیات درکره زمین بر پایه کربن و بر اساس ساخت اشکال سه یعدی با استفاده از بیست نوع اسید آمینه و رمز گذاری با چهار اسید نوکلئیک و رونویسی با کدهای سه تائی ، ذخیره انرژی در پیوند کربن هیدروژن و انرژی عملیاتی با پیوند فسقر ایحاد شده است .
در این عصر قدرت پردازش میتواند کلا اشکال دیگر حیات را ایجاد کند ، مثل استفاده ار پنجاه نوع اسید آمینه ، با تعداد اسید نوکلئیک بیشتر یا کد رونویسی مثلا چهارتائی ، آنزیمهای بسیار موثرتر یا حتی استفاده از اشکال متفاوت انرژِی ، و کلا قدرت پردازش میتواند برای هر منظوری شکلی از حیات با تمام اجزاء آن را طراحی نموده و عملکرد آن را شبیهسازی نماید و حتی شاید حیات غیرکربنی ایجاد نمود . به هر حال واقعا پیش بینی امکاناتی که خواهد رسید و حتی استفاده درست یا غلط آن و تعامل نهائی انسان و هوش مصنوعی مشخص نیست .
عصر زتا یا پردلزش ده به توان بیست ویک :
فقط علامت سوال .
نام سایت ما از همین Zeta و Med برای پیش بینی پزشکی عصر زتا گرفته شده است ، به این منظور معرفی و بررسی داریم برای عصر پزشکی سلولی مولکولی و البته ایدهپردازی برای عصر پتا .