به نقل از «ایرنا»

سلول‌های معمولی هم هوشمند می‌شوند

تاریخ انتشار: ۵ مرداد ۱۳۹۸ | کد خبر: ۲۴۵۴۷۹۴۲

به گزارش پایگاه اینترنتی دانشگاه کالیفرنیا، سانفرانسیسکو، محققان موسسه طراحی پروتئین دانشگاه واشنگتن (IPD) و دانشگاه کالیفرنیا سانفرانسیسکو (UCSF) این پروتئین را با استفاده از یک کامپیوتر طراحی و سپس آن را در آزمایشگاه ساختند. این پروتئین در داخل سلول‌های زنده مدارهای بیولوژیکی جدیدی می سازد که باعث می‌شود سلول‌های عادی به سلول‌های هوشمند با توانایی‌های قابل توجه تبدیل شوند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

 

این پروتئین جدید Latching Orthogonal Cage-Key pRotein یا «لاکر» (LOCKR ) نام دارد؛ لاکر در ساختار خود شبیه یک بشکه است؛ زمانی که باز می‌شود یک بازوی مولکولی را نمایان می‌سازد که می‌تواند برای کنترل مجازی هر رویه سلولی مهندسی شود. بازوی لاکر تا زمانی‌که بشکه باز نشده است مخفی می‌ماند. همان‌طور که از نام این پروتئین مشخص است، این بشکه تا زمان مواجهه با یک «کلید» مولکولی - یک پروتئین که توسط محققان برای باز کردن قفل این بشکه طراحی شده است -  بسته می‌ماند. لاکر در حقیقت در غیاب این کلید خاموش می‌شود و این کلید آن را روشن می‌سازد.

توانایی کنترل اینکه لاکر چه زمانی روشن یا خاموش باشد به این معنی است که این پروتئین بسیار شبیه یک سوییچ الکترونیک عمل می‌کند، به‌طوریکه هنگامی که خاموش است یک پپتید مهم را درون یک محفظه نگاه می‌دارد اما به محض مواجهه با یک کلید مولکولی باز شده و پپتید را در فضای خارج آزاد می‌سازد. 

حوزه پزشکی همواره با یک مشکل بزرگ مواجه است؛ بسیاری از درمان‌ها تنها زمانی موثر و بی‌خطر هستند که درست به موقع و در دوزهای بسیار دقیق اعمال شوند، اما زمانی که بسیار زود یا دیر و یا به اندازه بسیار زیاد و یا کم اعمال شوند، بی‌تاثیر و حتی مضر هستند. در وضعیت‌های بسیاری پزشکان برای اینکه بدانند دارو را چه زمانی و به چه اندازه‌ای باید تجویز کنند، هیچ راهی ندارند.

اکنون محققان موسسه طراحی پروتئین دانشگاه واشنگتن (IPD) و دانشگاه کالیفرنیا سانفرانسیسکو (UCSF)، با ساخت این پروتئین مصنوعی که سلول‌های عادی را به سلول‌های هوشمند تبدیل می‌کند یک راه‌حل قابل توجه برای این مشکل ارائه داده‌اند؛ این سلول‌های هوشمند است شبیه ربات‌های کوچک خودکار عمل می‌کنند و در آینده ممکن است برای تشخیص آسیب، بیماری و ارائه کمک در زمان مناسب و در اندازه مناسب استفاده شوند.

موضوع شگفت‌آور این است که این راهکار محققان نیازی به دخالت مستقیم انسان‌ها نیز ندارد. این پروتئین مصنوعی که در داخل سلول‌های زنده فعالیت می‌کند اولین پروتئین از نوع خود است که با استفاده از کامپیوتر طراحی و در آزمایشگاه ساخته شده است. از این پروتئین می‌توان برای ساخت مدارهای بیولوژیکی جدید در داخل سلول‌های زنده استفاده کرد. این مدارها سلول‌های معمولی را به سلول‌های هوشمند تبدیل می‌کند که توانایی‌های قابل توجهی دارند.

LOCKR یک فناوری بیوتکنولوژی است که از ابتدا تا انتها توسط انسان ساخته شده است. این موضوع یک سطح بی‌سابقه از کنترل را بر روش تعامل پروتئین‌ها با دیگر ترکیبات سلول ارائه داده و به محققان اجازه می‌دهد تا مشکلات حل نشده در حوزه زیست‌شناسی و آنهایی را که پیش از این حل‌نشدنی بودند و کاربردهای مهمی در حوزه پزشکی و صنعت دارند، حل کنند.

ساختار و نحوه عملکرد این پروتئین مصنوعی در دو مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.

منبع: ایرنا

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.irna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایرنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۲۴۵۴۷۹۴۲ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

التهاب عامل کلیدی در پیشرفت آرتروز زانو

به گزارش صدای ایران از گجت نیوز، در یک مطالعه جدید محققان خون ۲۰۰ زن سفیدپوست که در ابتدای آزمایش هیچ علائمی از آرتروز زانو نداشتند و بر اساس عوامل خطر سنتی مانند آسیب دیدگی قبلی زانو یا جراحی زانو کم‌خطر در نظر گرفته می‌شدند را مورد بررسی قرار دادند.

سپس آنها با استفاده از یک آزمایش جدید که به دنبال پروتئین‌های موجود در خون برای پیش‌بینی خطر ابتلا به بیماری است، خون همین افراد را تجزیه و تحلیل کردند. بر اساس مقاله منتشر شده در مجله Science Advances در روز جمعه (٧ اردیبهشت)، تنها با بررسی شش پروتئین در خون می‌توان با دقت پیش‌بینی کرد که کدام فرد در طول ۱۰ سال آینده دچار آرتروز زانو خواهد شد.

این آزمایش در برخی موارد می‌تواند تا هشت سال زودتر از اشعه ایکس که در حال حاضر روش تشخیصی استاندارد طلایی برای آرتروز است، بیماری را شناسایی کند. محققان بر این باورند که تشخیص زودهنگام اهمیت ویژه‌ای دارد، زیرا اگرچه برای این بیماری درمانی قطعی وجود ندارد، اقدامات پیشگیرانه‌ای وجود دارد که می‌تواند روند پیشرفت آن را کند کند. این اقدامات شامل حفظ وزن سالم، انجام ورزش کم‌فشار و مصرف دارو‌هایی برای تسکین علائم می‌شود.

تشخیص آرتروز زانو با یک آزمایش خون ساده

تشخیص زودهنگام آرتروز زانو می‌تواند به مثابه یک زنگ خطر عمل کند. به گفته دکتر ویرجینیا بایرز کروس، نویسنده اصلی این مطالعه و استاد دانشکده پزشکی دانشگاه دوک در کارولینای شمالی، این موضوع می‌تواند افراد را به سمت درمان‌های پیشگیرانه سوق دهد. این امر می‌تواند از بروز عوارض بعدی بیماری مانند درد، ناتوانی و نیاز به تعویض مفصل جلوگیری کند.

علاوه بر این، دکتر کروس اشاره می‌کند که روزی شاید این یافته‌ها به دانشمندان در توسعه درمان‌های پیشگیرانه جدید و مؤثرتر برای این بیماری کمک کند. برای مثال چنین درمان‌هایی می‌توانند بر پروتئین‌های موجود در خون که با این بیماری مرتبط هستند، تأثیر بگذارند.

آرتروز زانو شایع‌ترین نوع آرتروز است و بیش از ۳۲.۵ میلیون بزرگسال در ایالات متحده را تحت تاثیر قرار می‌دهد. این بیماری که در ابتدا به‌عنوان یک بیماری فرسودگی و پارگی شناخته می‌شد، زمانی رخ می‌دهد که غضروف داخل مفصل (به‌طور معمول در دست‌ها، لگن و زانو) دچار تخریب شود. این امر باعث می‌شود استخوان زیرین به مرور زمان تغییر کند و منجر به درد، خشکی و تورم شود.

التهاب، عامل کلیدی در پیشرفت آرتروز زانو

با وجود این، شواهد جدید حاکی از آن است که التهاب، نقشی اساسی در آسیب مفصلی ناشی از آرتروز زانو ایفا می‌کند. این بدان معناست که بیومارکر‌ها یا نشانه‌های قابل اندازه‌گیری در بدن وجود دارند که می‌توانند شروع بیماری را سال‌ها پیش از مشاهده آسیب ساختاری با اشعه ایکس هشدار دهند.

در این مطالعه جدید، دکتر کروس و همکارانش دو مجموعه نمونه خون را از گروه شناخته‌شده‌ای از زنان سفیدپوست میانسال در انگلستان که از سال ۱۹۸۹ به‌طور سالانه برای آرتروز زانو مورد بررسی قرار گرفته بودند، تجزیه و تحلیل کردند. تیم تحقیقاتی ۲۰۰ زن از این گروه را انتخاب کرد که از نظر سن و شاخص توده بدنی (BMI) با هم مطابقت داشتند. پس از ۱۰ سال پیگیری، نیمی از این زنان به بیماری آرتروز مبتلا شدند و نیمی دیگر نشدند.

محققان با استفاده از هوش مصنوعی، شش پروتئین را در نمونه‌های خون شناسایی کردند که به نظر می‌رسید نشانگر ابتلا به آرتروز زانو در آینده باشند. این نمونه‌های خون، هشت یا چهار سال قبل از تشخیص بیماری فرد، گرفته شده بودند. پروتئین‌های شناسایی‌شده در ایجاد التهاب و هوموستاز (ایستادگی خونریزی)، که اولین گام در پاسخ بدن به آسیب است نقش دارند.

برای تعیین دقت آزمایش، تیم تحقیقاتی از یک معیار ریاضی به نام مساحت زیر منحنی (AUC) استفاده کرد. امتیاز AUC کمتر یا مساوی ۵۰٪ نشان می‌دهد که یک آزمایش نمی‌تواند بین افراد مبتلا و بدون بیماری تمایز قائل شود.

امتیاز بالاتر از ۷۰٪ عملکرد قابل قبول و بالاتر از ۸۰٪ عالی در نظر گرفته می‌شود. شش پروتئین شناسایی شده در مطالعه جدید، امتیاز AUC برابر با ۷۷٪ را کسب کردند، این در حالی است که امتیاز پیش‌بینی بر اساس سن و شاخص توده بدنی افراد حدود ۵۰٪ و بر اساس درد زانو ۵۷٪ است.

اگرچه نتایج این مطالعه اولیه بسیار امیدوارکننده است، اما به گفته دکتر کروس این آزمایش به این زودی‌ها در کلینیک‌ها قابل استفاده نخواهد بود. تیم تحقیقاتی در حال حاضر باید بررسی کند که آیا این موفقیت در مورد مردان و همچنین افراد با نژاد‌های دیگر نیز قابل تکرار است. لازم به ذکر است که زنان به‌خصوص بعد از ۵۰ سالگی، بیشتر در معرض ابتلا به آرتروز زانو نسبت به مردان هستند.

دکتر کروس اشاره می‌کند پس از تکمیل این مرحله، آزمایش‌های بالینی برای درمان‌های جدید در انتظار ماست. به صورت تئوری، از این بیومارکر‌ها می‌توان برای سنجش کارایی دارو‌های خاص در توقف پیشرفت آرتروز زانو استفاده کرد. در صورت موفقیت‌آمیز بودن این روش در مدل‌های حیوانی، چنین دارو‌هایی می‌توانند روی افرادی که در معرض خطر ابتلا به این بیماری هستند، آزمایش شوند.