بررسی حرکت سلولها زیر ذره‌بین علم

یکی از تازه‌ترین تلاش‌هایی که در این زمینه صورت گرفته است به پروژه مشترک اخیر محققان در دو دانشگاه براون و انستیتو فناوری کالیفرنیا مربوط می‌شود. آنها با بهره‌گیری از دقیق‌ترین تکنیک‌های بررسی سلول‌ها متوجه نکات جالب توجهی درباره شیوه حرکت آنها شده‌اند که تا پیش از این اطلاعی درخصوص آنها در دسترس نبوده است. آنها متوجه شده‌اند سلول‌ها در سه بعد و با اعمال نیرو به محیط اطراف حرکت می‌کنند. دکتر کریستیان فرانک از دانشگاه براون که به عنوان یکی از محققان اصلی این فناوری نوین حضور داشته است در گفتگو با سیب نکات مهمی در این زمینه مطرح کرده است. او نتیجه این پروژه را برای بسیاری از پروژه‌ها و تحقیقات علمی و سلولی تعیین‌کننده می‌داند.

بررسی نوع حرکت سلول‌ها موضوع بسیار جذابی است.اما چرا این پروژه را طراحی کرده و به دنبال چه اهدافی بوده‌اید؟

در علومی که به بررسی ساختارهای سلول‌های و موارد مرتبط با آنها پرداخته می‌شود همواره تلاش می‌شود تا با بررسی دقیق واکنش مواد مختلف در محیط‌ها و فاکتورهای گوناگون از جمله دماهای متنوع، رموز نهفته در آنها فاش شده و در عین حال از آنها برای موارد مختلفی از جمله در پزشکی استفاده کرد. از آن گذشته زمانی که نوع حرکات سلولی را زیر نظر می‌گیریم می‌توانیم بهترین استفاده‌ها را از هر بافتی داشته باشیم و در عین حال فناوری‌های نوینی مبتنی بر این یافته‌های جدید ارائه کنیم. نکته مهم این است که سلول‌های بدن ما خیلی بیشتر از آن‌که تصور می‌شود به خود ما شباهت دارند.

منظورتان از این شباهت‌ها دقیقا چه مواردی است؟

اگر نگاه کلی به بدن انسان داشته باشیم متوجه می‌شویم که نسبت به بسیاری از فاکتورها و عناصر محیطی از خود واکنش نشان می‌دهد. به عنوان مثال در صورت قرار گرفتن ناگهانی در محیط بسیار داغ نظیر زیر دوش آب داغ رفتن، بدن خود را به سرعت به کناری می‌کشیم. این فرآیند درباره سلول‌ها نیز روی می‌دهد. یعنی آنها نسبت به محرک‌های ساده محیطی واکنش نشان می‌دهند و این واکنش در قالب حرکت و جابه‌جایی است. اما این‌که این جابه‌جایی چگونه صورت می‌گیرد برای دانشمندان چندان مشخص نبوده است. در این پروژه تلاش کرده‌ایم تا پاسخی مناسب برای این ابهام علمی پیدا کنیم.

در این پروژه به چه نتایجی دست پیدا کرده‌اید؟

ما موفق شدیم تا چگونگی حرکت سلول‌ها در سه بعد حرکتی را مورد بررسی قرار دهیم. برای این منظور به سراغ نیرویی رفتیم که سلول برای حرکت و جابه‌جایی به محیط اطراف خود اعمال می‌کند.

دلیل اصلی شما برای طراحی چنین پروژه‌ای چه نکته‌ای بوده است؟

ما به گذشته نگاه کردیم و متوجه شدیم بسیای از ابتکارات علمی و پزشکی صرفا به دلیل ناشناخته بودن سلول‌ها و نوع حرکت و واکنش آنها نسبت به فاکتورهای محیطی بوده است. مثلا ما نمی‌دانستیم که چرا بسیاری از پیوندهای اعضا با مشکل روبه‌رو می‌شوند. از آن گذشته در طراحی و ساخت ایمپلنت‌ها با تردید به جلو حرکت کرده‌ایم. دانش تولید بافت‌های ترکیبی و حتی مواردی نظیر دریچه‌های قلبی با نتایج این پروژه و نمونه‌های مشابه آن متحول می‌شوند. برای این منظور راهی نداریم جز این‌که متوجه شویم سلول‌های زنده چگونه و با استفاده از چه ابزاری به بررسی و شناخت دقیق محیط اطراف پرداخته و با محیط ارتباط و تعامل برقرار می‌کنند.

آیا در گذشته نیز تحقیقات مشابهی انجام شده است که در این صورت تفاوت پروژه شما با تحقیقات یاد شده در چه مواردی است؟

بله در گذشته پروژه‌های مشابهی صورت گرفته که در آنها حرکات سلول‌ها در دو بعد مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است و کمتر پروژه‌ای بوده است که حرکت در سه بعد را زیر نظر داشته باشد. به همین دلیل نتایج این نوع تحقیقات چندان کاربردی نبوده است. البته ما در پروژه اخیر خود از نتایجی که در تحقیقات گذشته به دست آمده است نیز استفاده کرده‌ایم تا نتایج کار به مراتب سریع‌تر مشخص شود. ما متوجه شده‌ایم که سلول‌ها همواره حرکاتی رو به عقب و جلو دارند. این نوع حرکت صرفا به سنجشی باز می‌گردد که سلول از نیروهای اطراف خود دارد.

آیا پیش از انجام این آزمایشات پیش فرض‌هایی نیز داشته‌اید؟ و آیا نتایج به دست آمده با پیش‌فرض‌ها نزدیکی می‌کنند؟

تاحدودی بله. ما تا قبل از آغاز این تحقیقات بر این باور بودیم که حرکت هر سلول زنده، نوعی جنبش پیچیده است اما اعتراف می‌کنم که فکر نمی‌کردیم فاکتورهای زیادی در شکل‌گیری این حرکت پیچیده نقش داشته باشند. در نتیجه ما با فرآیندی به مراتب عجیب‌تر و غیرمنتظره‌تر روبه‌رو شده‌ایم.

مرحله بعدی تحقیقات شما به چه مواردی مربوط می‌شود؟

ما ایده‌های زیادی برای ادامه این تحقیقات داریم. به دنبال آن هستیم که با استفاده از برنامه‌های نرم‌افزاری پیشرفته و دقیق یک‌سری فرمول‌ها خاص را محاسبه کرده تا میزان حرکت هر‌‌سلول و سنجش محیطی از سوی آنها را اندازه‌گیری کنیم.

در رسیدن به این نتایج از چه فناوری‌هایی استفاده کرده اید؟

استفاده از لیزر مهم‌ترین کاری بوده است که برای زیر نظر قرار دادن حرکت سلول‌های زنده انجام دادهایم. پرتوهای قدرتمند لیزری در محیط‌های خاص آزمایشگاهی می‌توانند شدت و مسیر حرکت سلول‌ها را نشان دهند و این ابتکار عملی است که تا پیش از این کمتر کسی به سراغ آن رفته است. استفاده از این تکنیک و ابزارهای دقیق بررسی ساختار سلولی نشان دادهاند که سلول‌ها هوشمندانه عمل می‌کنند. آنها می‌توانند وزن خود را در نقاط مختلف ساختار سلولی منتشر کرده و در نهایت حرکت گول‌زننده‌ای از خود بروز دهند.

مهم‌ترین دستاوردهای ارائه این فناوری نوین در چه چیزی بوده است؟

تمیز دادن سلول‌های سالم از نمونه‌های بیمار نظیر سلول‌های سرطانی همواره برای متخصصان پزشکی دردسرساز بوده است. مشکلی که در تشخیص دقیق آنها وجود دارد موجب می‌شود تا پزشک با نگاه تردیدآمیزی بیمار خود را مورد بررسی قرار دهد. اما تحقیقات گذشته نشان داده‌اند سلول‌های بیمار نظیر سلول‌های سرطانی حرکت و مسیر حرکتی متفاوتی با سایر سلول‌های زنده دارند. اکنون می‌توانیم با تشخیص این تفاوت کمک زیادی در تشخیص بیماری‌های مختلف به پزشک کنیم.

دکتر کریستیان فرانک در یک نگاه

این محقق جوان عمده تمرکز تحقیقاتی خود را بر روی زیست‌شناسی و ماشین‌آلات مرتبط با آن معطوف کرده است. وی معتقد است که می‌توان واکنش ساختارهای سلولی را با در نظر گرفتن فاکتورهای محیطی از جمله نیروهای احاطه‌کننده زیر‌‌نظر گرفت. در این فرآیند وی از فناوری نانو و سیستم‌های ریزبینی بسیار دقیق استفاده‌های زیادی کرده است. وی در سال 2008 دکتری خود را در رشته مکانیک از دانشگاه ویرجینیا اخذ کرده است.

مهدی پیرگزی