بزرگنمایی:
نظریه جدید توپولوژی مداری، چشم انسان را به دنیای جدیدی باز خواهد کرد که می‌تواند روش‌های درمانی جدیدی برای بیماری‌های مهلک و خطرناک ابداع کند.
درحالیکه میزان بروز سرطان در جهان حدود 20 درصد تخمین زده می‌شود و در میان ایرانیان سرطان پروستات و سرطان پستان از شایع‌ترین موارد ابتلا است، ارائه نظریهٔ نوین توپولوژی مداری توسط پروفسور علیرضا مشاقی استاد دانشگاه لیدن هلند توانسته است فرصت‌های جدیدی را برای نجات جان بیماران بی‌شماری در سراسر جهان پیش‌روی دانشمندان قرار دهد.
با نظریه توپولوژی مداری که به تحلیل ساختار داخلی پروتئین‌ها می‌پردازد؛ علاوه بر دنیای پزشکی، جهان صنعت نیز فرصت‌های تازه‌ای برای شکوفایی پیدا خواهد کرد. این نظریه که حاصل تلاش تیم پژوهشی چندملیتی از دانشگاه هاروارد، دانشگاه استنفورد و موسساتی همچون ماکس پلانک و ESPCI پاریس و چند دانشگاه ایرانی و به سرپرستی پروفسور مشاقی انجام گرفته یود و در ژورنال‌های علمی جهان بازتاب قابل توجهی داشته است.
پروفسور مشاقی از اساتید برجسته در دانشگاه‌های مطرح جهان بوده و به‌عنوان پژوهشگری پیشرو و خلاق به موفقیت‌های زیادی در مرزهای دانش بشری دست پیدا کرده است. پروفسور مشاقی علاوه بر آنکه برگزیدهٔ جایزه کاشف سال هلند به دلیل موفقیت‌های چشمگیر در پژوهش‌های بین‌رشته‌ای و تک مولکولی است، با کمک فناوری اندام تراشه نیز توانسته، نخستین تراشه را برای بیماری ابولا ارائه کند که موفقیت بزرگی برای ارزیابی سریع‌تر و دقیق‌تر داروهایی جدید برای انواع بیماری‌ها، به‌ویژه بیماری‌های صعب‌العلاج بوده است. همچنین یافته‌های این پژوهشگر مطرح ایرانی درباره سلول‌های بنیادی، فرصت‌های جدیدی برای تنظیم ایمنی ذاتی و کنترل پاسخ‌های ایمنی بدن فراهم کرده که مورد توجه فراوان محافل علمی دنیا قرار گرفته است.
از همین جهت صبح ملت با پروفسور مشاقی استاد دانشگاه لیدن هلند و مدیر گروه مهندسی زیستی در موسسه پژوهش‌های دارویی لیدن گفت‌گویی ترتیب داد تا با ابعاد مختلف نظریه ارزشمند توپولوژی مداری و ثمرات چشمگیر نگرش مطالعات بین‌رشته‌ای که سال‌ها قبل پروفسور مشاقی بانی آن در ایران بود، بیشتر آشنا شویم.
صبح ملت: پروفسور مشاقی، چرا درک توپولوژی پروتئین‌ها برای بشر مهم است؟
توپولوژی پروتئین‌ها یکی از ویژگی‌های ساختاری پروتئین‌ها است. ساختار پروتئین‌ها معمولاً عملکرد پروتئین را تعیین می‌کند. با تغییر توپولوژی یک پروتئین عملکرد آن هم تغییر می‌کند؛ مثلاً وقتی هورمون‌ها به گیرنده پروتئینی خود وصل می‌شوند، توپولوژی آنها تغییر می‌کند. تغییر توپولوژی منجر به سوییچ کردن از یک عملکرد به عملکرد دیگری می‌شود پس درک آن می‌تواند نتایج مهمی در شناخت کنش‌ها و واکنش‌های پروتئین‌ها داشته باشد.
صبح ملت: تیم پژوهشی شما نظریهٔ جدید توپولوژی مداری را مطرح کرده که به حل مشکلاتی پرداخته که در صد سال گذشته چالش بزرگی برای دانشمندان بوده است. این نظریهٔ چگونه می‌تواند به کشف درمان‌های جدید منجر شود؟
توپولوژی مداری به ما کمک می‌کند که اصول مهندسی پروتئین‌ها را پیدا کنیم. اینکه در موجودات زنده چه نوع توپولوژی برای چه کاری انتخاب شده است. چه توپولوژی برای کار آنزیمی مناسب است و کدام توپولوژی برای پروتئین‌های مکانیکی یا پروتئین‌های ایمنی انتخاب شده است. فهم این موضوع منجر می‌شود که توپولوژی‌های بیماری‌زا را شناسایی کنیم. از طرفی اجازه می‌دهد که پروتئین‌های جدید با خواص جدیدی تولید کنیم که کاربرد‌های پزشکی و صنعتی دارند.
صبح ملت: در این صورت می‌توانیم متوجه شویم که چگونه یک زنجیره مولکولی مثل یک پروتئین به گونه‌ای تا می‌خورد که به یک توپولوژی خاص برسد. کاری که نظریه گرهها نتوانست در بیان موفق باشد. البته ویژگی برجسته نظریه توپولوژی مداری شما ارائه بیان رساتری برای درک این موضوع پیچیده و مهم بود؛ ولی آیا با وجود نظریه توپولوژی مداری می‌توان فرایند توپولوژی را هدایت هم کرد؟
بیماری‌های زیادی وجود دارند که در آنها پروتئین‌ها توپولوژی خطرناکی به خود می‌گیرند؛ ولی هنوز هیچ دارویی وجود ندارد که مانع این کار شود یا آن را تصحیح کند. توپولوژی مداری هم راه را برای حل چنین مشکلاتی باز می‌کند. به‌عنوان نمونه ما در پروژه‌ای بزرگ که شرکت‌های دارویی اروپایی هم در آن همکاری می‌کنند، تلاش می‌کنیم که با استفاده از روش توپولوژی مداری، همراه با تکنیک‌های آزمایشگاهی راهی برای فهم و درمان بیمار‌های عصبی عضلانی مانند بیماری کندی (Kennedy"s disease) و نیز سرطان پروستات پیدا کنیم.
صبح ملت: شما از افراد موفق در پژوهش‌های میان‌رشته‌ای در ایران به‌شمار می‌روید. آیا این نگرش در رسیدن و جمع‌بندی نظریه توپولوژی مداری کمکی کرده است؟
در واقع تدوین و توسعه توپولوژی مداری نیاز به همکاری دانشمندان در حوزه ریاضی، فیزیک، شیمی پروتئین، هوش مصنوعی و علوم کامپیوتر دارد. مثلا در ریاضی مفاهیمی چون توپولوژی و نظریه گرهها و در فیزیک نیز شاخه‌های مانند فیزیک پلیمر، حوزه مکانیک آماری، بیوفیزیک پروتئین‌ها برای حل مسائل توپولوژی مداری مورد توجه هستند.
در بخش کاربرد توپولوژی مداری هم حل مسائل پزشکی بدون همکاری با داروسازان و پزشکان ممکن نیست. پس برای کنار هم آوردن این تخصص‌های گوناگون به نگرش میان‌رشته‌ای و نزدیک کردن زبان رشته‌های مختلف برای تعامل سازنده نیاز داریم که نتیجه آن خلق نظریه‌هایی مانند توپولوژی مداری می‌شود.
صبح ملت: وضعیت پژوهش‌های میان‌رشته‌ای در ایران را چگونه می‌بینید؟
در ایران سال‌های دهه شصت و هفتاد ارتباط متخصصان رشته‌های مختلف بسیار نادر بود. متخصصان رشته‌های به‌ظاهر مرتبط، مانند فیزیک و شیمی‌فیزیک با هم ارتباط نداشتند، همچنین زیست‌شناسان دانشگاه‌های تحت‌نظر وزارت علوم با متخصصان علوم پایه که زیر گروه وزارت بهداشت بودند نیز چندان ارتباطی نداشتند. حتی رشته‌های دامپزشکی و رشته‌های پزشکی و بهداشت هم از هم دور بودند. درحالیکه در همان زمان ما بر این اعتقاد بودیم که لازم است گاهی برای حل مسائل پزشکی به ارتباط رشته‌های دور از هم توجه ویژه‌ای شود.
صبح ملت: چرا انتظار داشتید رشته‌ها با هم مرتبط باشند؟ آیا برای این باور برنامه اجرایی هم داشتید؟
در پژوهش‌های پزشکی اساسا نمی‌شود مرزی بین رشته‌ها کشید چون پزشکی مساله‌محور است و مساله به دست متخصص یک رشته طرح نشده؛ بلکه طبیعت آن را پیش‌روی ما قرار داده است. با این اعتقاد ما مسیری را شروع کردیم که منجر به نزدیکی رشته‌ها شود. در آن زمان هیچ کس در دانشگاه صنعتی شریف کار میان‌رشته‌ای در مرز فیزیک و بیولوژی انجام نمی‌داد و ما اولین پروژه‌ها را شروع کردیم. کارهای متعددی با همکاری آقای دکتر وحید کریمی پور، آقای دکتر رضا رحیمی تبار، آقای دکتر محمد رضا اجتهادی، و آقای دکتر نادر سید ریحانی انجام شد. امروز بیوفیزیک کاملاً در گروه فیزیک این دانشگاه جا افتاده است.
صبح ملت: به عبارتی شما از نخستین کسانی بودید که پژوهش‌های میان‌رشته‌ای را در ایران راه انداختید. در بخش اصلاح قانون تحصیلات همزمان هم فعالیتی داشتید؟
بله، تلاش‌های ما برای قانون تحصیلات همزمان هم نتیجه داد. امروز به‌واسطه این قانون پزشکان بسیاری در ایران، هم در رشته بهداشت تحصیل کرده‌اند و هم در علوم پایه و مهندسی متخصص شده‌اند. دانشجویان نخبه‌ای زیادی بودند که همزمان با تحصیل در رشته‌های مهندسی در دیگر حوزه‌ها همچون فیزیک و ریاضی تحصیل کرده‌اند. من دانشجویانی را هم می‌شناسم که اکنون استادان دانشگاه‌های تهران شده‌اند.
صبح ملت: آیا مراکز و اشخاص دیگر هم برای تحقق این هدف فعال بودند؟
برخی مراکز از جمله مرکز پژوهش‌های بنیادی در تهران و یا مرکز بیوشیمی و بیوفیزیک دانشگاه تهران هم در گسترش پژوهش‌های میان رشته‌ای نقش مهمی داشتند. به‌عنوان نمونه، تلاش های آقای دکتر کارو لوکس در رشته مهندس برق و آقای دکتر شاهین روحانی در فیزیک و آقای دکتر حسین استکی در رشته پزشکی و عصب‌شناسی در مرکز پژوهش‌های بنیادی در نزدیک کردن فیزیک و مهندسی و علوم اعصاب در ایران بسیار مؤثر بوده است. آقای دکتر علی اکبر موسوی موحدی و آقای دکتر محمد نبی سربلوکی هم در مرکز بیوشیمی و بیوفیزیک در نزدیک کردن شیمی و زیست شناسی نقش اساسی داشتند. در سال‌های اخیر هم رشد علوم نانو، علم مواد، هوش مصنوعی، محاسبات کوانتومی و بیوتکنولوژی در ایران، زمینه‌ساز بسیار خوبی برای کنار هم قرار‌گرفتن متخصصان رشته‌های مختلف شده است.
صبح ملت: به‌نظر شما به‌عنوان عضوی از پایه‌گذاران قانون تحصیلات همزمان در ایران، توجه به کدام پژوهش‌های میان‌رشته‌ای می‌تواند به حل مشکلاتی بپردازد که سال‌ها لاینحل مانده؟
به‌عنوان نمونه در حوزه پزشکی، ارتباط بین علوم کامپیوتر و پزشکی، همچنین فیزیک و بیولوژی می‌تواند اتفاقات مهمی را رقم بزند. حجم داده‌های پزشکی در حال افزایش است و پزشکی کلاسیک در آینده نیاز به تغییر بنیادی خواهد داشت. البته این در مورد همه بیماری‌ها صدق نمی‌کند؛ ولی بیماری‌های پیچیده به‌ویژه آن‌هایی که در سن بالا رخ می‌دهند از مسائلی هستند که نیاز به رویکرد کاملاً جدیدی در پزشکی بالینی دارند.
صبح ملت: تیم همکار شما چند ملیتی است. از چه کشورهایی در آن مشارکت داشتند؟
در تیم پژوهشی من افرادی از 11 ملیت مختلف هستند. در این پروژه تیم ما با پژوهشگرانی از ایران، اسلوونی، انگلیس، آلمان و آمریکا همکاری می‌کرد. از ایران، پژوهشگرانی از دانشگاه شیراز، دانشگاه کاشان، دانشگاه نیشابور، دانشگاه صنعتی شریف و دانشگاه تهران همکاران پروژه توپولوژی مداری بوده‌اند.
صبح ملت: چه کسانی از میان پژوهشگران ایرانی در ارائه تکنیک توپولوژی مداری با شما همکار بودند؟
در پروژه توپولوژی مداری چندین نفر از ایران با ما همکاری کردند از جمله آقای دکتر ابوالفضل رمضانپور, آقای دکتر محمدرضا اجتهادی و خانم دکتر نرگس نیکوفرد از همکارن ایرانی ما بودند.
صبح ملت: پروفسور مشاقی، پژوهش شما در فناوری اندام تراشه منجر به ساخت تراشه بیماری ابولا شد که نتایج بسیار خوبی هم داشت. تراشه شما علاوه بر کمک به تشخیص زودهنگام بیماری ویروسی ابولا، در شناخت تاثیرات چند داروی جدید هم بسیار موثر بود. آیا با فناوری اندام تراشه به سراغ حل مشکلات درمان کرونا هم رفته‌اید؟
قطعاً فناوری اندام تراشه می‌تواند در این زمینه کمک کند. اساسا فناوری اندام تراشه عبارت است از ساخت مدل مینیاتوری اندام انسانی که می‌توانند مانند انسان بیمار شود. متاسفانه مدل‌های حیوانی در بسیاری موارد نتایج مفیدی برای پزشکی نداشته‌اند و این به‌خاطر تفاوت بدن انسان با بدن موش، خرگوش یا پستانداران بزرگ است.
فناوری اندام تراشه اخیراً توسط گروه ما و یکی دو گروه دیگر وارد حوزه بیماری‌های ویروسی شده است و نتایج اولیه بسیار امید بخش بوده است. این فناوری هم اکنون در حال آزمایش برای بیماری کرونا است. گروه ما نیز اکنون در حال تست پلاسمای خون بیماران کرونا در روی تراشه است. البته همکاران ما در دانشگاه هاروارد هم از این فناوری برای تست چند دارو استفاده کرده‌اند و نتایج این مطالعات در آینده نزدیک منتشر می‌شوند.
صبح ملت: شما و تیم پژوهشی دانشگاه ایلینویز در دو سال قبل ثابت کردید که سلول‌ها بنیادی می‌توانند ایمنی ذاتی را کنترل کنند. چگونه می‌توان از توانایی سلول‌های بنیادی به‌عنوان ابزاری مهندسی شده برای مقابله با کرونا استفاده کرد؟
یکی از ویژگی‌های اصلی سلول‌های بنیادی توانایی آنها در تبدیل به بافت‌های مختلف و دیگری تنظیم سیستم ایمنی و همچنین تولید فاکتور‌های رشد است. به این دلیل می‌توان از این سلول ها برای ترمیم بافت‌ها و یا محدود کردن واکنش التهابی استفاده کرد.
گروه‌های پژوهشی مختلفی در کشور های مختلف در حال بررسی امکان استفاده از فن‌آوری سلول بنیادی برای درمان بیماری کرونا هستند. یکی از مشکلاتی که در موارد شدید عفونت ویروس کرونا پیش می آید التهاب شدیدی است که به آن طوفان سیتوکینی گفته می شود که به‌خصوص به‌شش ها آسیب می زند. در حال حاضر مطالعاتی در جریان است که از توانایی سلول‌های بنیادی مزانشیمی در تضعیف سیستم ایمنی و ترمیم بافت برای حل مشکل طوفان سیتوکینی استفاده شود.
عبدالصمد حسینی - خبرنگار صبح ملت