جام جم آنلاین: محقق ایرانی دانشگاه آکسفورد و همکارش، با الهام از عملکرد باکتری عامل بیماری خوره موفق به ساخت نوعی چسب قدرتمند شدند که قادر است مولکول‌ها را به شکلی جدانشدنی به یکدیگر بچسباند.
به اعتقاد بسیاری از کارشناسان، دستاورد بیژن ذاکری چشم‌انداز روشنی را در برابر محققان فناوری زیستی و نانوفناوری قرار می‌دهد.
ذاکری با همراهی دکتر مارک هوارث از دپارتمان بیوشیمی دانشگاه آکسفورد این چسب را که در خیلی از خبرها از آن به عنوان اَبَر چسب از آن نامبرده شده تولید کرده‌اند.
آنها معتقدند به کمک این فناوری زمینه‌های علمی جدیدی ایجاد خواهد شد که در نهایت به کاربردهای پزشکی و دارویی گسترده‌ای منجر می‌شود. به بهانه این دستاورد در گفت‌وگویی اینترنتی از ذاکری درباره ماهیت ابرچسب زیستی و کاربردهای آن پرسیدیم.
چه شد به فکر ابداع چسبی برای اتصال سلول‌ها افتادید؟
روش‌هایی که بتوان به کمک آنها به رمز و راز اتصالات زیستی بین مولکول‌ها پی برد در حال حاضر از جمله سرفصل‌های اصلی فعالیت‌های پژوهشگران است، هر چند تاکنون این پژوهش‌ها موفق نبوده‌اند و تنها به کشفیاتی بر پایه اتصالات ضعیف بین مولکولی آن هم در شرایط خاص منجر شده‌اند.
بنابراین من و همکارانم تلاش کردیم اساس عملکرد چسب‌های مولکولی فوق قوی را پیدا کنیم. این چسب‌ها در بیشتر اتصالات مولکولی به کار می‌روند و آنقدر قوی هستند که دو مولکولی که از طریق آنها به یکدیگر متصل شده‌اند به هیچ عنوان جدا نمی‌شوند.
برای توضیح بیشتر باید گفت این فناوری از دو جزء اساسی تشکیل شده که هرکدام به مولکول‌های زیستی متصل می‌شوند. وقتی این دو جزء کنار یکدیگر قرار می‌گیرند همانند یک چسب قوی عمل می‌کنند.
به طور کلی در چه شرایطی لازم است سلول‌ها به یکدیگر بچسبند؟
این چسب مولکولی فوق‌العاده می‌تواند تحت شرایط زیستی مختلف به کار گرفته شود، از جمله در شرایط دمایی متفاوت، میزان PH مختلف، انواع نمک‌ها، مواد شوینده و همچنین داخل و خارج سلول‌ها می‌توان از آن استفاده کرد.
همچنین این تعامل کاملا خودبه‌خودی است و برای برقراری چنین اتصال قوی به هیچ عامل دیگری نیاز ندارد. چنین قابلیتی یکی از ویژگی‌های بسیار ارزشمند این چسب زیستی است.
چرا این چسب با عنوان ابرچسب زیستی نامگذاری شده است؟
نام این فناوری یعنی اسپای کچر و اسپای‌تگ از ارگانیسم که از آن استخراج شده یعنی (استرپتوکوک پیوژنز) آمده است، چراکه این برچسب پپتیدی کوچک می‌تواند به هرنوع پروتئینی متصل شود.
با وجود چنین امکانی شاهد بروز چه تحولاتی در عرصه پزشکی خواهیم بود؟
این فناوری در واقع یک ابزار زیستی است که می‌تواند برای تحقیقات علمی و اکتشافات مختلف مورد استفاده قرار گیرد. با وجود این فناوری، دانشمندان می‌توانند تحقیقات خود را در ابعاد مولکولی در شرایط متفاوتی انجام دهند و در واقع دست آنها برای بررسی مولکول‌ها در شرایط تحت فشار بازتر می‌شود. همچنین این فناوری می‌تواند برای اتصال مولکول‌های زیستی مختلف به روشی که تاکنون امکان‌پذیر نبود، مورد استفاده قرار گیرد. به این ترتیب در حال حاضر ما می‌توانیم زمینه‌های علمی جدیدی را ایجاد کنیم که درنهایت به کاربردهای پزشکی و دارویی گسترده‌ای منجر شوند.
اما چه شد برای ساخت این ابرچسب از باکتری مولد خوره الهام گرفتید؟
چند سال پیش و هنگام تحقیق روی باکتری مولد خوره دانشمندان متوجه شدند که باکتری‌های مولد بیماری خوره ساختاری استثنایی دارند و از ارتباطات بین مولکولی بسیار قوی برخوردارند. این ویژگی خاص از یک طرف باعث می‌شود این باکتری‌ها به سلول‌های بدن فرد میزبان متصل شوند و فرد را آلوده کنند. این تعامل بین مولکولی،از سوی دیگر، آن را به قوی‌ترین ساختار ممکن در جهان تبدیل می‌کند. در واقع این باکتری، پروتئینی موسوم به Fbab می‌سازد که یک پیوند شیمیایی را بین دو گروه از اسیدهای آمینه ایجاد می‌کند.
این پروتئین را چگونه در آزمایشگاه شبیه‌سازی کردید؟
پس از آن‌که ژن کلون شد، از مهندسی ژنتیک و روش‌های دیگر استفاده کردم تا پروتئین را تغییر دهم و یک ترکیب دوتایی از چسب فوق قوی زیستی بسازم. برای این کار تغییراتی در DNA خاصی که حاوی کدی است که داخل سلول خوانده می‌شود تا پروتئین ساخته شود، ایجاد کردم.
استقامت چنین چسبی چقدر است و در برابر حلال‌های مختلف چه واکنشی از خود نشان می‌دهد؟
ذاکری: ویژگی خاص ساختار مولکولی موجود در باکتری خوره از یک‌طرف باعث می‌شود این باکتری‌به سلول‌های بدن فرد میزبان متصل شوند و فرد را آلوده کنند و از سوی دیگر آن را به قوی‌ترین ساختار مولکولی‌جهان تبدیل می‌کنند
دو مولفه این چسب فوق قوی با وجود قوی‌ترین تعامل موجود در جهان به یکدیگر متصل می‌شوند. بنابراین دیگر هیچ‌گاه از یکدیگر جدا نمی‌شوند. تنها راهی که برای شکستن این اتصال می‌توان به کار برد این است که میزان بسیار زیادی انرژی و نیرو بر آن وارد کنیم به حدی که این نیرو بتواند همه فعل و انفعالات موجود در سطح اتم را بشکند. همچنین این تعامل دو‌طرفه در چسب فوق قوی می‌تواند در حضور تمام حلال‌های زیستی مقاوم باقی بماند و به حضور هیچ ماده تقویت‌کننده دیگری نیاز ندارد.
آن‌طور که در خبرها آمده تولید چسب زیستی مورد توجه پژوهشگران دیگری هم بوده است. گفته می‌شود از ژن‌های عنکبوت برای تولید چسب زیستی یا از نوعی چسب زیستی برای درمان بیماری مغزی یک نوزاد استفاده شده است. به طورکلی تولید چسب‌های زیستی از چه زمانی مطرح شده و در حال حاضر چه فعالیت‌هایی و در چه مراکزی در این خصوص انجام می‌شود؟
روش چسباندن مولکول‌های زیستی، پایه و اساس بسیاری از تحقیقات و تلاش‌های محققان طی سال‌های گذشته بوده است. در این تلاش‌ها مواد و روش‌های مختلفی در جهت آسان‌کردن فرآیند در نظر گرفته شده است. در واقع حدود صد سال است که از این روش‌ها استفاده می‌شود، هرچند بیشتر آنها به صورت موقتی و بسیار ضعیف امکان این اتصال را ممکن می‌کنند. این امکان در خیلی از موارد کاملا کاربردی است، اما به هرحال وقتی قرار است این اتصالات در شرایط خاص مورد بررسی و استفاده قرار گیرند قوی‌تر بودن آنها اهمیت می‌یابد.
در حال حاضر دانشگاه‌های زیادی در جهان از جمله دانشگاه آکسفورد و مرکز تحقیقات ماساچوست و بسیاری مراکز علمی دیگر در حوزه بیوتکنولوژی و مهندسی زیستی کار می‌کنند. همچنین تعداد زیادی از شرکت‌های خصوصی هم در این حوزه فعال هستند که البته دستاوردهای آنها بسیار ارزشمند است.
کار شما چه نقاط قوت یا ضعفی در مقایسه با روش‌های دیگر دارد؟
نقطه قوت روش ما این است که این اتصالات خیلی سریع ایجاد می‌شوند و البته نقاط قوت دیگر آن را هم پیشتر اشاره کردم. اما نقطه ضعف آن این است که وقتی دو مولکول به یکدیگر می‌چسبند یک پروتئین کوچک بین آنها تشکیل می‌شود. در خیلی از موارد این موضوع اصلا مهم نیست، اما در برخی موارد خاص، وجود آن خیلی ایده‌آل نیست.
به طورکلی تولید این نوع چسب‌ها با چه چالش‌های جدی روبه‌روست؟
چالش عمده‌ای که برای ایجاد چنین چسبی وجود دارد تلاش برای پیداکردن اتصالات مولکولی جدیدی است که بتواند در آزمایشگاه هم تولید شود. حقیقت این است که چیزهای زیادی درباره طبیعت وجود دارد که ما هنوز درباره آنها اطلاع درستی نداریم و برای رسیدن به آنها احتیاج به تحقیق و تلاش بیشتری است.
چسب زیستی شما در حال حاضر در چه مرحله‌ای قرار دارد؟ آیا می‌توان از آن در خدمات بالینی هم استفاده کرد؟
این چسب در حال حاضر کامل شده است و با همکارانم در دانشگاه آکسفورد تلاش می‌کنیم این فناوری را برای استفاده‌های کاربردی‌تر آماده کنیم. البته تاکنون این فناوری برای استفاده در تحقیقات و تصویربرداری‌های میکروسکوپی از سلول‌ها مورد استفاده قرار گرفته است. البته هنوز برای استفاده‌های بالینی آزمایش نشده است. هرچند به صورت بالقوه می‌توان از آن در روش‌ها و تست‌های آزمایشگاهی استفاده کرد.
غیر از این دو حوزه، از ابر چسب زیستی در چه موارد دیگری می‌توان کمک گرفت؟ به عنوان مثال در خبرها آمده از این چسب می‌توان برای اتصال تمامی عواملی که نورخورشید را به انرژی تبدیل می‌کنند، استفاده کرد. آیا واقعا این چسب زیستی می‌تواند چنین عملکردی داشته باشد؟
این فناوری را نمی‌توان برای انتقال انرژی خورشیدی استفاده کرد؛ چراکه این سیستم در واقع مولکول‌های زیستی را به یکدیگر متصل می‌کند. پس این فرآیند هیچ ارتباطی با خورشید و تولید انرژی نورانی ندارد. اما به طورکلی این فناوری می‌تواند در بسیاری از تحقیقات علمی استفاده شود، از جمله تحقیقات بیوشیمیایی، تصویربرداری مولکولی میکروسکوپی و زیست‌شناسی مصنوعی. این روش یک راه برای اتصال مولکول‌ها با هم مانند لگوست، بنابراین امکان استفاده از آن به حدی زیاد است که حتی به تصور هم نمی‌آید.
به نظر شما به طورکلی الهام از طبیعت در ساخت فناوری‌های مختلف چقدر می‌تواند کمک کننده باشد و علم Biomemic چقدر در حال حاضر در زندگی انسان‌ها وارد شده است؟
خیلی زیاد. در واقع باید گفت طبیعت منبع بزرگی از ایده است و بسیاری از سوالات و مسائل ما در طبیعت پیدا می‌شود.
بهاره صفوی – گروه دانش
jamejamonline.ir – 22 – RSS Version