کشف معماي پيري
نويسنده:بهاره صفوي
پيري يکي از ناخوشايندترين فرآيندهاي بدن در گذر زمان است و بسياري از بيماري هايي که بر اثر اضمحلال سيستم عصبي ايجاد مي شوند، با پيري سلولي مرتبط هستند. در اين ميان شناسايي فاکتورهاي دخيل از جمله پروتئين ها و راههاي کنترل آنها مي توانند راه را براي بسياري از موضوعات کلينيکي بگشايند. استفاده از فناوري پروتئوميکس در اين راه ماحصل تلاش دو ساله پژوهشگران ايراني بود که باعث کشف و شناسايي 18 پروتئين سلولهاي عصبي انساني شد که نقش اساسي در پيري اين سلولها دارندستفاده از نشانگرهاي ژنتيکي قدمتي برابر با تاريخ بشر دارد. انسانهاي نخستين حتي آنهايي که هنوز کشاورزي را فرا نگرفته بودند و براي ادامه زندگي مجبور به جمع آوري بذر و ميوه گياهان بودند، بدون آن که خود بدانند از نشانگرهاي مورفولوژيک براي شناختن و تمايز انواع بذر، ميوه و جانوران وحشي استفاده مي کردند و برخي را به ديگران ترجيح مي دادند. اما به صورت مدون و دانش مدار، شايد مندل نخستين کسي بود که از نشانگرهاي مورفولوژيک يا نشانگرهاي مبتني بر فتوتيپ براي مطالعه چگونگي توارث صفات در نخودفرنگي استفاده کرد.
اما در حال حاضر بيوانفورماتيک علم نويني است که با بهره گيري از اطلاعات پايه بيولوژي نظير توالي RNA ، DNA و پروتئين و پردازش آنها در کامپيوتر با استفاده از روشهاي آمار و رياضيات ، اطلاعات با ارزشي را توليد مي کند. اطلاعاتي که گاه براي يافتن آنها با استفاده از روشهاي آزمايشگاهي ماهها و سالها وقت لازم است.بنابراين مواد اوليه آزمايشگاه بيوانفورماتيک عبارت است از اطلاعات خام بيولوژيک و تجهيزات مورد نياز آلي يک کامپيوتر با قدرت متوسط و يک اتصال اينترنت مناسب بعلاوه تعدادي نرم افزار که عمدتا به صورت رايگان قابل دستيابي است. هر چند بيوانفورماتيک خود به تنهايي يکي از شاخه هاي علوم زيستي به شمار مي رود؛ ولي اين عمدتا در کنار ديگر علوم زيستي و به عنوان ابزاري کارآمد در دست متخصصان علوم بيولوژي ، بيوشيمي ، شيمي ، بيوتکنولوژي ، داروسازي ، ايمونولوژي و ژنتيک به کار مي آيد. امروزه هر کدام از متخصصان بدون اطلاع از ابزارها و توانمندي هاي بيوانفورماتيک به صورت محسوسي از قافله علم در حوزه تخصصي خود دور مي مانند.
البته بيوانفورماتيک خود به 2 گروه پروتئوميکس و ژنوميکس تقسيم بندي مي شود. پروتئوميکس همان طور که از نامش پيداست به تجزيه و تحليل داده هاي پروتئيني مي پردازد و طبيعتا اطلاعاتي که توليد مي کند هم مربوط به پروتئين هاست ، در حالي که ژنوميکس به تجزيه و تحليل داده هاي ژنتيک مي پردازد و اطلاعات ژنتيک باارزشي را هم توليد مي کند. يک محقق در استفاده از ابزار پروتئوميکس بايد حتما ساختار پروتئين ها و واحدهاي سازنده آنها يعني اسيدهاي آمينه را کاملا بشناسد. در واقع در تجزيه و تحليل نتايج پروتئوميکس فقط با حروف خاصي سروکار داريم که اگر بلافاصله در ذهن آنها را به اسيدهاي آمينه مربوطه تبديل و رابطه ساختماني آنها را در ذهن مرور کنيم ، نتايج کاملا قابل تفسير هستند.در حال حاضر، با تلفيق رديف يابي ژنوم ، ريزآرايه و پروتئوميکس و با تکيه بر ژنتيک مولکولي و بيوانفورماتيک شناسايي ژنها با سرعت زيادي در حال گسترش است. در اين ميان ، پروتئوميکس با فراهم کردن ديد گسترده اي از پروتئين هاي بيان شده در سلولها، بافتها و شرايط محيطي مختلف جايگاه ويژه اي را به خود اختصاص داده است. اگرچه بيش از 2 دهه از عمر اين نشانگرهاي پروتئيني مي گذرد، اما در سالهاي اخير اين رويکرد توسعه سيستم هاي الکتروفورز دوبعدي ، تشخيص و تعيين مقدار پروتئين با استفاده از نرم افزارهاي رايانه اي انگشت نگاري و رديف يابي پروتئين ها با استفاده از طيف سنجي جرمي ، بيوانفورماتيک و روشهاي جداسازي ژن است.
همچنين تغييرات پس از ترجمه پروتئين ها با تکيه بر همين فناوري ها قابل تشخيص است. به طور کلي ، روابط متعددي مابين پروتئوميکس و ژنوميکس به واسطه استفاده از بانکهاي اطلاعاتي پروتئوميک و ژنوميک براي تشخيص پروتئين ها با توجه به داده هاي طيف سنجي جرمي ، استفاده از داده هاي رديف يابي براي طراحي به منظور جداسازي DNA و ژنهاي مربوط، مقايسه ژنهاي دوبعدي با آناليز ريزآرايه ، آناليز بيان ژن در ميان جمعيت هاي در حال تفرق به منظور ادغام داده ها و آناليز بيان ژن در گياهان تراريخته و جهش يافته قابل دستيابي هستند.
زالي در ادامه خواستار حمايت مادي بيشتر براي تامين دستگاه هاي گران قيمت تحقيقاتي در زمينه پروتئوميکس شد. دکتر سيدحسن مقدم نيا، رئيس دانشکده پيراپزشکي دانشگاه علوم پزشکي شهيد بهشتي هم درباره اين نشانگر پروتئيني مي گويد: پروتئوم به محتواي پروتئيني سلولها گفته مي شود که در يک سلول يا يک موجود زنده بيان مي شود. به عبارت ديگر، پروتئوميکس به روش کار بيان پروتئوم گفته مي شود البته مطالعات پروتئوم بسيار پيچيده تر از بيان ژنهاست ، چرا که نقشه ژنوم ثابت و نقشه پروتئوم به دليل نوع بيماري ها متفاوت است.علم پروتئوميکس از سال 1995 ميلادي کار خود را آغاز کرد و از سال 2003 انجمن پروتئوميکس کنگره هاي سالانه خود را در کشورهاي آلمان ، کانادا، چين و امريکا برگزار کرده است. در کشور ما هم از 3 سال پيش تاکنون تحقيقات در اين زمينه شروع شده است. اين تحقيقات از آنجا اهميت مي يابد که وقتي عامل يک پروتئين بيان مي شود، مي توان آن را هدايت کرد و با دارو از رسيدنش به سلول و مرحله بيماري جلوگيري کرد.
گفتني است ، گزارش اين مطالعه اولين بار در شاخه آسيا و اقيانوسيه انجمن جهاني پروتئوميکس در سنگاپور ارائه و مورد استقبال بسيار قرار گرفت. همچنين 2 مقاله از اين مطالعه تهيه شده است که بزودي در مجلات معتبر بين المللي ارائه مي شوند .
اما در حال حاضر بيوانفورماتيک علم نويني است که با بهره گيري از اطلاعات پايه بيولوژي نظير توالي RNA ، DNA و پروتئين و پردازش آنها در کامپيوتر با استفاده از روشهاي آمار و رياضيات ، اطلاعات با ارزشي را توليد مي کند. اطلاعاتي که گاه براي يافتن آنها با استفاده از روشهاي آزمايشگاهي ماهها و سالها وقت لازم است.بنابراين مواد اوليه آزمايشگاه بيوانفورماتيک عبارت است از اطلاعات خام بيولوژيک و تجهيزات مورد نياز آلي يک کامپيوتر با قدرت متوسط و يک اتصال اينترنت مناسب بعلاوه تعدادي نرم افزار که عمدتا به صورت رايگان قابل دستيابي است. هر چند بيوانفورماتيک خود به تنهايي يکي از شاخه هاي علوم زيستي به شمار مي رود؛ ولي اين عمدتا در کنار ديگر علوم زيستي و به عنوان ابزاري کارآمد در دست متخصصان علوم بيولوژي ، بيوشيمي ، شيمي ، بيوتکنولوژي ، داروسازي ، ايمونولوژي و ژنتيک به کار مي آيد. امروزه هر کدام از متخصصان بدون اطلاع از ابزارها و توانمندي هاي بيوانفورماتيک به صورت محسوسي از قافله علم در حوزه تخصصي خود دور مي مانند.
البته بيوانفورماتيک خود به 2 گروه پروتئوميکس و ژنوميکس تقسيم بندي مي شود. پروتئوميکس همان طور که از نامش پيداست به تجزيه و تحليل داده هاي پروتئيني مي پردازد و طبيعتا اطلاعاتي که توليد مي کند هم مربوط به پروتئين هاست ، در حالي که ژنوميکس به تجزيه و تحليل داده هاي ژنتيک مي پردازد و اطلاعات ژنتيک باارزشي را هم توليد مي کند. يک محقق در استفاده از ابزار پروتئوميکس بايد حتما ساختار پروتئين ها و واحدهاي سازنده آنها يعني اسيدهاي آمينه را کاملا بشناسد. در واقع در تجزيه و تحليل نتايج پروتئوميکس فقط با حروف خاصي سروکار داريم که اگر بلافاصله در ذهن آنها را به اسيدهاي آمينه مربوطه تبديل و رابطه ساختماني آنها را در ذهن مرور کنيم ، نتايج کاملا قابل تفسير هستند.در حال حاضر، با تلفيق رديف يابي ژنوم ، ريزآرايه و پروتئوميکس و با تکيه بر ژنتيک مولکولي و بيوانفورماتيک شناسايي ژنها با سرعت زيادي در حال گسترش است. در اين ميان ، پروتئوميکس با فراهم کردن ديد گسترده اي از پروتئين هاي بيان شده در سلولها، بافتها و شرايط محيطي مختلف جايگاه ويژه اي را به خود اختصاص داده است. اگرچه بيش از 2 دهه از عمر اين نشانگرهاي پروتئيني مي گذرد، اما در سالهاي اخير اين رويکرد توسعه سيستم هاي الکتروفورز دوبعدي ، تشخيص و تعيين مقدار پروتئين با استفاده از نرم افزارهاي رايانه اي انگشت نگاري و رديف يابي پروتئين ها با استفاده از طيف سنجي جرمي ، بيوانفورماتيک و روشهاي جداسازي ژن است.
همچنين تغييرات پس از ترجمه پروتئين ها با تکيه بر همين فناوري ها قابل تشخيص است. به طور کلي ، روابط متعددي مابين پروتئوميکس و ژنوميکس به واسطه استفاده از بانکهاي اطلاعاتي پروتئوميک و ژنوميک براي تشخيص پروتئين ها با توجه به داده هاي طيف سنجي جرمي ، استفاده از داده هاي رديف يابي براي طراحي به منظور جداسازي DNA و ژنهاي مربوط، مقايسه ژنهاي دوبعدي با آناليز ريزآرايه ، آناليز بيان ژن در ميان جمعيت هاي در حال تفرق به منظور ادغام داده ها و آناليز بيان ژن در گياهان تراريخته و جهش يافته قابل دستيابي هستند.
معماي پيري کشف شد
محققان واحد تحقيقات پروتئوميکس دانشگاه علوم پزشکي شهيد بهشتي ، توانستند پس از 2 سال مطالعه ، 18 پروتئين در سلولهاي پشتيبان سيستم عصبي انساني را شناسايي کنند. به گفته دکتر عليرضا زالي ، رئيس دانشگاه علوم پزشکي شهيد بهشتي ، پروتئوميکس باليني به معني بيان و شناسايي توالي پروتئين در سلولهاي انساني است. در واقع علم پروتئوميکس يکي از فناوري هاي نوين است که تنها کشورهاي معدودي از جهان ابزار تکنولوژيک اين فناوري را دارند، اما محققان با ابزار موجود و محدود خود توانسته اند اين شناسايي را انجام دهند. اين مطالعه به کمک دو بخش دانشگاهي و خصوصي از سوي محققان واحد تحقيقات پروتئوميکس و موسسه خدمات پژوهشي عصر نوين انجام گرفته است و نتايج به دست آمده از اين مطالعه به نوعي فراخوان حضور بخش خصوصي در دانشگاه هاي کشور محسوب مي شود.زالي مي افزايد: براساس علم پروتئوميکس مي توان با مداخلاتي که درون سلول روي پروتئين ها انجام داد در روند درمان بيماري ها تغييراتي ايجاد کرد. هم اکنون اضمحلال سيستم عصبي بدن انسان يکي از چالشهاي موثر در پيري است که با شناسايي اين پروتئين ها مي توان اميدوار بود عوامل موثر در پيري شناسايي شوند. شناسايي اين پروتئين ها در سلول هاي پشتيبان سلول هاي عصبي به نوعي يکي از حلقه هاي فرآيند درماني بيماري هاي مرتبط با اضمحلال سيستم عصبي هستند و خوشبختانه پژوهشگران ايراني با جسارت خود توانسته اند با وجود محدوديت هاي تکنولوژيکي يکي از اين حلقه ها را به دست آورند. در سيستم عصبي به صورت طبيعي با افزايش سن اتفاقات غيرقابل اجتناب مي افتد که بخشي از پيري به صورت فيزيولوژيک در اثر اين اتفاقات رخ مي دهد. به تعويق انداختن پيري با شناسايي پروتئين هاي موثر در سلول هاي پشتيبان سيستم عصبي امکان پذير خواهد بود. گزارش اين مطالعه اولين بار در شاخه آسيا و اقيانوسيه انجمن جهاني پروتئوميکس در سنگاپور ارائه شده و بسيار مورد توجه قرار گرفته است.زالي در ادامه خواستار حمايت مادي بيشتر براي تامين دستگاه هاي گران قيمت تحقيقاتي در زمينه پروتئوميکس شد. دکتر سيدحسن مقدم نيا، رئيس دانشکده پيراپزشکي دانشگاه علوم پزشکي شهيد بهشتي هم درباره اين نشانگر پروتئيني مي گويد: پروتئوم به محتواي پروتئيني سلولها گفته مي شود که در يک سلول يا يک موجود زنده بيان مي شود. به عبارت ديگر، پروتئوميکس به روش کار بيان پروتئوم گفته مي شود البته مطالعات پروتئوم بسيار پيچيده تر از بيان ژنهاست ، چرا که نقشه ژنوم ثابت و نقشه پروتئوم به دليل نوع بيماري ها متفاوت است.علم پروتئوميکس از سال 1995 ميلادي کار خود را آغاز کرد و از سال 2003 انجمن پروتئوميکس کنگره هاي سالانه خود را در کشورهاي آلمان ، کانادا، چين و امريکا برگزار کرده است. در کشور ما هم از 3 سال پيش تاکنون تحقيقات در اين زمينه شروع شده است. اين تحقيقات از آنجا اهميت مي يابد که وقتي عامل يک پروتئين بيان مي شود، مي توان آن را هدايت کرد و با دارو از رسيدنش به سلول و مرحله بيماري جلوگيري کرد.
گفتني است ، گزارش اين مطالعه اولين بار در شاخه آسيا و اقيانوسيه انجمن جهاني پروتئوميکس در سنگاپور ارائه و مورد استقبال بسيار قرار گرفت. همچنين 2 مقاله از اين مطالعه تهيه شده است که بزودي در مجلات معتبر بين المللي ارائه مي شوند .
