از MIT تا دانشكده پزشكی هاروارد؛
تراشه هایی که برگزیده جایزه مصطفی ساخت شکار خوشه های سرطانی در خون
آجاک: به گزارش آجاک، مهمت تونر، پژوهشگر ترکیه ای و برگزیده ششمین دوره جایزه مصطفی، با توسعه تراشه های میکروفلوئیدیک پیشرفته، توانسته سلول ها و خوشه های سرطانی را به صورت دقیق و غیرتهاجمی از جریان خون جدا کند.
به گزارش آجاک به نقل از مهر، فراخوان ششمین دوره جایزه مصطفی از آبان ۱۴۰۲ در سه حوزه علوم فناوری اطلاعات و ارتباطات، علوم و فناوری زیستی و پزشکی و همین طور علوم پایه و مهندسی منتشر گردید و بعد از بررسی های دقیق، سه دانشمند از ایران، ترکیه و هند بعنوان برگزیدگان ششمین دوره جایزه مصطفی ۲۰۲۵ معرفی گشتند.
مهمت تونر، متولد ۱۹۵۸ در استانبول ترکیه، با توسعه فناوری میکروفیلویدیک در جداسازی سلول های تومور برای تشخیص زودهنگام بیماری ها، بعنوان برگزیده در حوزه علوم فناوری زیستی و پزشکی شناخته شد. وهاب میررکنی، متولد ۱۹۷۹ در ایران، با کارهای برجسته در زمینه الگوریتم های هوش مصنوعی، نماینده حوزه فناوری اطلاعات و ارتباطات است و محمد خواجه نذیرالدین، متولد ۱۹۵۷ در هند، با فناوری سلول های خورشیدی حساس به رنگ و پروسکایت که نقشی مهم در توسعه انرژی پاک دارد، سومین برگزیده این دوره به حساب می آید.
نگاهی به زندگینامه مهمت تونر برگزیده جایزه مصطفی ۲۰۲۵
سال ۱۹۵۸، مهمت تونر در محله ای کوچک از استانبول به دنیا آمد. سالهای ابتدایی زندگیش چندان با علاقه به درس گره نخورده بود. او بیشتر دل به زمین فوتبال و تنیس داده بود و از هر فرصتی برای اسکی استفاده می کرد؛ ورزشی که به آن دسترسی آسانی نداشت. با وجود اینکه میل به ورزش بر کتاب و درس در او غلبه داشت اما بذر یادگیری مسایل علمی در خانه کاشته شده بود. بگفته او خانواده اش همیشه علاقمند به یادگیری بودند و پدر و مادرش تاثیر زیادی بر علاقه او به تحصیل و دانش داشتند. در آن روزهای ترکیه، دانشگاه خصوصی وجود نداشت و آموزش های عالی رایگان بودند؛ فرصتی که به تونر امکان داد در استانبول آموزش با کیفیت و رایگان دریافت کند. همین زیرساخت های خانوادگی و اجتماعی، بستر تغییری شد که بعدها تونر را از دنیای ورزش به علم کشاند.
دوست داشت پزشک یا جراح شود اما....
با وجودی که مهمت تونر دوست داشت جراح یا پزشک شود، در نظام گزینش سراسری ترکیه نمره اش به آن نرسید و سر از رشته مهندسی مکانیک در دانشگاه فنی استانبول درآورد. همان جا بود که آشنایی با پروفسور استر و رمضان کلیچ، نگاهش را به علم عمیق تر کرد. آنها او را با این ایده که علم به مفهوم قدم گذاشتن به مکان هایی است که قبل از ما کسی به آن سر نزده است، با لذت کشف آشنا کردند. تونر که تا قبل از دانشگاه مانع اصلی حرکتش در سرزمین علم بی میلی به درس بود، در همین سال ها واقعا عاشق درس خواندن شده بود. بگفته خودش، از دانشجویی معمولی به یکی از بهترین ها در دانشگاه بدل شد و همین علاقه تازه، مسیر مهاجرت به آمریکا را هموار کرد. او به چند دانشگاه درخواست داد و سر انجام راهی MIT شد؛ جایی که رشته نوپای مهندسی پزشکی تازه شکل گرفته بود. این رشته برای تونر بهترین فرصت بود چونکه با وارد کردن مهندسی به عرصه سلامت، می توانست به همان رویا نخستینش برای ایفای نقش در پزشکی نزدیک شود. زمانی که مهمت تونر به MIT رسید، هنوز یک مهندس مکانیک بود.
در همان روزهای نخست، با استادان بسیاری گفتگو کرد تا آینده اش را شکل دهد. در آن زمان، مهندسی پزشکی رشته ای بود که چندان جدی گرفته نمی شد. باوجود فضای سردی که این نگاه ها بوجود آورده بود، تونر انتخابش را کرده بود. او می خواست کاری را انجام دهد که هم تازه باشد و هم اثری مستقیم بر پزشکی بگذارد. با استادان مختلف صحبت کرد، بیش تر آموخت و در نهایت تصمیم گرفت مسیر مهندسی پزشکی را دنبال کند. همین علاقه به سلامت بود که او را در مقابل همه تردیدها و دلسردی ها ثابت قدم نگه داشت و انتخابش را قطعی کرد.
از پژوهش در حوزه زیست سرمایی تا شکار سلول های سرطانی
تونر دکتری خودرا تحت راهنمایی های استاد ارنست کراواهو، یکی از اولین دانشمندان حوزه زیست سرمایی در MIT شروع کرد. موضوع دکتری او نظریه تشکیل یخ درون سلولی بود؛ پژوهشی که برای اولین بار نامش را در جامعه علمی بیان کرد و بعدها شالوده کارهایش در زیست حفاظت شد. پنج سال همکاری با کراواهو، نه تنها پایه علمی محکمی برای او ساخت، بلکه به دوستی عمیقی انجامید که تا زمان درگذشت استاد ادامه یافت. همین پژوهشها نگاه او را به کاربردهای مهندسی در پزشکی خصوصاً ترمودینامیک گره زد. بعد از استادان دوران کارشناسی، کراواهو سومین کسی بود که مسیرش را دگرگون کرد. کمی بعد، همکاری با پروفسور مارتین یارموش و پروفسور رونالد تامکینز، او را به بیمارستان عمومی ماساچوست و دانشکده پزشکی هاروارد رساند. از ابتدای دهه ۲۰۰۰، تمرکز تونر به طرف میکروفلوئیدیک رفت؛ فناوری ای که جریان ذرات را در کانال های میکروسکوپی شبیه سازی می کند. این فناوری در خدمت مطالعه سلول های نادری همچون سلول های بنیادی، جنینی و خصوصاً سلول های سرطانی در گردش خون قرار گرفت. او دریافت که این حوزه آینده ی سرنوشت ساز دارد؛ چونکه با جداسازی سلول های نادر، میتوان به پایش و تشخیص بموقع بیماری هایی مانند سرطان و انتخاب داروی مناسب برای بیمار رسید.
ثبت بالاتر از ۱۰۰ پتنت به نام مهمت تونر
تونر که در سالهای آغازین پژوهش چندان به ثبت اختراع توجهی نداشت، با هشدار استادش رافائل لی، دریافت که بدون حمایت قانونی، هیچ ایده ای به محصول واقعی بدل نمی گردد. امروزه بالاتر از صد پتنت به نام تونر ثبت شده که بخش بزرگی از آنها مربوط به حوزه میکروفلوئیدیک است. بعضی از این پتنت ها به ساخت تراشه های میکروفلوئیدیک برای شناسایی و تحلیل سلول های نادر اختصاص یافته اند که امروزه در زمینه های گسترده ای همچون سلامت مغز، بازسازی بافت و زمینه های عصبی عروقی کاربرد پیدا کرده اند.
پژوهشگری که مهندسی و پزشکی را به هم پیوند زد
پس از سال ها تلاش و پژوهش، مهمت تونر چندین جایزه و تقدیرنامه علمی هم دریافت کرده است. از میان لیست طولانی جوایزش میتوان به جایزه گروه علمی AACR در سال ۲۰۱۰ اشاره نمود. گروه پژوهشی سرطان شناسی قفسه سینه، مرکز سرطان دانافاربر، این جایزه را به علت نشان دادن ارتباط جهش های EGFR با پاسخ های درمانی به داروهای gefitinib و erlotinib و همین طور شناسایی دو سازوکار جدید مقاومت دارویی دریافت کرد. علاوه بر آن در سالهای قبل تر، مجله Popular Mechanics تونر را در بین برنده های جایزه Breakthrough Award معرفی نمود. در سالهای اخیر نیز، این پژوهشگر به علت توسعه دستگاههای نانو/میکروفلوئیدیک با کاربردهای بالینی برای جداسازی سلول های نادر، در لیست برگزیدگان جایزه مصطفی ۲۰۲۵ قرار گرفت. با این دستاوردها، تونر توانسته است نقطه عطفی در پیوند میان مهندسی و پزشکی بوجود آورد و پژوهش هایش راه تازه ای را برای تشخیص و درمان بیماری ها باز کند.
با گذشت سال ها، تونر بازهم مسیر پژوهش را دنبال می کند، جایی که هر کشف کوچک می تواند پرسش های بزرگ تری بهمراه داشته باشد. بالاتر از چهار دهه فعالیت علمی و تجربه تدریس دانشگاهی، تمرکز او را به پشتیبانی از جوانان، ثبت پتنت ها و فراهم کردن محیط برای تجاری سازی ایده ها و بررسی مسایل اخلاقی فناوری های نو معطوف کرده است. علاقه مندی های روزمره او، از ورزش و هنرهای تجسمی تا مطالعه تغییرات اقلیمی بازهم با پژوهش هایش گره خورده است و بخشی از راه وی در مرزهای ناپیدای زیست پزشکی است. تونر باور دارد شکست و چالش همیشه وجود دارد و مهم اینست که بتوان وضعیت را تحلیل کرد، راهبرد چید و بجای نگاه به گذشته، به آینده متمرکز شد. بگفته او، کنجکاوی باید تقویت شود و ساختاردهی بیش از اندازه کاهش پیدا کند با دادن اختیار عمل به جوانان، پیشرفت ها خیلی سریع تر از قبل اتفاق بیفتند.
معرفی اثر مهمت تونر برگزیده جایزه مصطفی ۲۰۲۵
در قلمرو علم زیست پزشکی، تحولی عمیق در حال وقوع است. اگر روزگاری تشخیص بیماری ها با مشاهده علایم بالینی یا نمونه برداری های تهاجمی ممکن بود، امروز چشم اندازی تازه با عنوان بیوپسی مایع درحال ایجاد است؛ روشی که بجای بریدن و برداشتن، تنها با مقداری خون می کوشد رازهای پنهان درون بدن را برملا کند. این فناوری به دنبال شکار سلول ها و مولکول های نادری است که از درون تومورها، بافت های ملتهب یا حتی دستگاه ایمنی، به درون جریان خون راه یافته اند. در دل این پیشرفت ها، تراشه های میکروفلوئیدیک جایگاهی ویژه یافته اند. این تراشه ها ابزارهایی کوچک هستند که می توانند سیالاتی مانند خون را از درون کانال هایی به باریکی یک تار مو عبور دهند و در همین میان به جداسازی، تجزیه وتحلیل عناصر مختلف آن بپردازند. همچون نمونه های کاربردی این فناوری با تلاشهای مهمت تونر در اوایل دهه ۲۰۰۰ طراحی شدند.
تحول در شناسایی سلول های توموری سرگردان در خون
گروه مهمت تونر با ساخت تراشه ای به نام CTC-Chip، تحولی در شناسایی سلول های توموری سرگردان در خون ایجاد کردند. سطوح داخلی این تراشه با آنتی بادی های اختصاصی پوشانده شده اند. هنگام عبور آرام نمونه خون، سلول هایی که گیرنده این آنتی بادی ها را روی سطح خود دارند _اغلب سلول های توموری_ روی تراشه به دام می افتند؛ از طرفی، سایر سلول های خونی بدون درگیری عبور می کنند. برعکس روش های سنتی، این تراشه نیاز به برچسب زنی سلول ها قبل از ورود به سیستم ندارد و با دقتی بالا می تواند سلول های سرطانی را در بین میلیاردها سلول خونی شناسایی و به دام بیندازد.
با نیاز فزاینده به پردازش حجم های بالاتر خون، گروه تونر نسخه پیشرفته تری از این فنآوری به نام CTC-iChip را توسعه دادند. CTC-iChip شامل یک پروسه چندمرحله ای برای جداسازی سلول هاست که دقت و بازده بالایی دارد. در فاز نخست، سلول ها با کمک طراحی هوشمندانه کانال ها و نیروی لختی در مسیرهایی مشخص آرایش می یابند. گویی قوانین فیزیکی، راهنمای پنهانی هستند که مسیر عبورشان را تعیین می کنند. پس از آن، سلول های غیر هدف همچون گلبول های سفید که از قبل با آنتی بادی های مغناطیسی نشاندار شده اند، در مرحله ای موسوم به مگنتوفورزیس با بهره گیری از میدان مغناطیسی از مسیر خارج می شوند.
آنچه باقی می ماند، سلول های سرطانی هستند که بدون احتیاج به برچسب زنی مستقیم، بصورت زنده و دست نخورده جمع آوری می شوند. این ترکیب هوشمندانه از جداسازی فیزیکی و مگنتوفورزیس سبب می شود این سلول های سرطانی به گونه ای دقیق، سریع و در حجم های بالا از نمونه خون جدا شوند، بدون اینکه به روش های پیچیده و زمان بر نیاز باشد. این تحول، قدرت شناسایی توسط انسان ها را افزایش داد و راه را برای تحلیل های دقیق تر و شخصی سازی شده تر هموار کرد. این یعنی، گامی دیگر به طرف پزشکی ای که بیشتر می بیند و دقیق تر درمان می کند.
گفتگو با سلول قبل از آن که به فصلی تلخ تبدیل شوند
نسل های جدید تراشه های میکروفلوئیدیک حالا علاوه بر کاربرد در جداسازی، می توانند محیطی شبیه سازی شده از بدن را ایجاد کنند. این تراشه ها لابراتوار هایی مینیاتوری هستند که سلول ها را زیر ذره بین می برند و واکنش آنها را به داروها بررسی می کنند. این یعنی دیگر سلول جدا نمی شود تا صرفاً زیر میکروسکوپ دیده شود؛ بلکه با آن گفتگو شکل می گیرد. هر سلول، داستانی دارد و تکنولوژی های جدید این امکان را می دهند تا داستان هایشان قبل از آن که به فصلی تلخ تبدیل شوند، خوانده و مسیرشان تغییر پیدا کند.
ساخت تراشه هایی که خوشه سرطانی را از بین می برد
در ادامه پژوهش ها، تونر متوجه شد که همیشه پای یک سلول تنها در بین نیست. گاهی، سلول های سرطانی بصورت گروهی حرکت می کنند. این ساختارهای شناور که با نام خوشه های سلول های توموری شناخته می شوند، از قدرت تهاجمی بیشتری نسبت به سلول های سرطانی منفرد برخوردار می باشند. مطالعات نشان داده اند که همین گروهی بودن، به آنها جسارت بیشتری برای نفوذ، فرار از ایمنی بدن و تصرف سرزمین های جدید در بدن می بخشد. دراین میان، پلاکت ها هم که زمانی سلول های ایمنی و منعقدکننده خون شناخته می شدند، با پوشاندن خوشه های CTC و حفظ این سلول ها، آنها را از شناسایی سیستم ایمنی پنهان و به فرارشان کمک می کنند. همه چیز نشان از اینست که متاستاز یک حرکت انفرادی نیست. برای شکار این کاروان های سرطانی، تراشه هایی چون Cluster-Chip و PANDA پا به میدان گذاشته اند؛ ابزارهایی ظریف و هوشمند که بدون احتیاج به مواد شیمیایی یا برچسب های خاص، خوشه ها را همان گونه که هستند از خون جدا می کنند؛ بدون اینکه به ساختارشان صدمه ای برسد. طراحی این تراشه ها بر طبق خاصیت هایی مانند شکل خوشه ها، اندازه و حجم آنها و حتی سرعت حرکتشان در جریان خون انجام شده است. ایجاد شرایطی که در آن هم سلول های منفرد و هم ساختارهای پیچیده سلولی بدون صدمه استخراج شوند، می تواند تحلیل های دقیق مولکولی را رقم بزند و انسان ها را به این درک برساند که این سلول ها چطور از سیستم ایمنی فرار می کنند.
فناوری که تیزبین است؛ میکروفلوئیدیک ها توان شناسایی سلول های بنیادی را هم دارند
تا روز گذشته، میکروفلوئیدیک را فقط شکارچی سلول های سرطانی می دانستند. امروزه این فناوری ریز و هوشمند، در میدان های تازه ای هم ظاهر شده است. حالا همان تراشه هایی که می توانستند سلول های سرطانی را ردیابی کنند، توان شناسایی سلول های بنیادی، ذرات بسیار ریز میان سلولی مانند وزیکول های خارج سلولی و حتی ویروس ها را هم دارند. این فناوری چشمی تیزبین است که به خون و دیگر مایعات بدن دوخته شده و می تواند کوچک ترین نشانه ها را ببیند. با کمک نانوساختارها که با عنایت به ابعاد کوچکشان دارای خصوصیات ویژه ای هستند، دقت و کارآیی این سیستم ها بیشتر هم شده است. این پیشرفت ها همچنین که به درمان بیماری ها کمک می کنند، در درک بهتر گفت و گوی سلول ها با هم و پیام رسانی میان آنها هم دخیل است و حتی می تواند زودتر از آن که بیماری علائمی نشان دهد، هشدارهایش را شناسایی کند. این ابزارها هم اکنون در پژوهشها جهت بررسی پاسخ ایمنی بدن یا تشخیص سریع برخی بیماری های عفونی آزمایش می شوند. هرچند هنوز به مرحله استفاده گسترده بالینی نرسیده اند اما نویدبخش اند.
برخی فناوری های گروه مهمت تونر به کلینیک ها راه یافته است
دیگر لازم نیست منتظر علایم شدید بمانیم یا سراغ روش های پیچیده و پرهزینه برویم. این تراشه های دقیق و ساکت، اطلاعات ارزشمندی در اختیار ما می گذارند؛ اطلاعاتی که می توانند مسیر درمان را از همان آغاز، دگرگون کنند. همین طور موفقیت های این فناوری به محیط های آزمایشگاهی و بیمارستانی محدود نمی شوند. در سالهای اخیر، بعضی از فناوری های گروه تونر وارد مرحله آزمایش های بالینی شده اند و بصورت تست های تشخیصی تجاری به کلینیک ها راه یافته اند. این ابزارها به پزشکان کمک می کنند با پایش دقیق تر وضعیت بیماران سرطانی تحت درمان، اثربخشی داروها را سریع تر ارزیابی و در صورت نیاز درمان را تنظیم کنند. پیشرفت های میکروفلوئیدیک، خصوصاً با تلاشهای محقق هایی مانند تونر، مسیر را برای پزشکی شخصی باز کرده است؛ پزشکی ای که در آن وضعیت زیستی هر بیمار بطور ویژه بررسی و درمانی متناسب با همان فرد انتخاب می شود.
فناوری کوچک اما تحول ساز بزرگ در زندگی بشر!
این تکنولوژی های جدید نشان دادند که چطور ابزارهای کوچک میکروفلوئیدیک می توانند در ابعادی بزرگ، زندگی انسان ها را متحول کنند. در لابه لای قطرات خون، میان ذرات نامرئی و در دل ساختارهایی که شاید با چشم دیده نشوند، اثرات شان برای جان انسان ها، بسیار دیده شدنی است. محققان پلی ساختند میان زیست شناسی و مهندسی که آینده پزشکی را شکل می دهد؛ پزشکی ای که در آن، هر سلول قصه ای برای گفتن دارد. در دنیایی که درمان باید خاص هر فرد باشد، شاید کلید این مسیر در خواندن همین داستان های پنهان سلول ها نهفته است که می توانند سرنوشت درمان را تغییر دهند و زندگی ها را نجات دهند.
منبع: acak.ir
این مطلب آجاک را پسندیدید؟
(0)
(0)
تازه ترینهای مرتبط
نظر بینندگان آجاک در این باره