"کافه علم" جایزه مصطفی؛ از رازهای ژنتیک تا انقلاب فناوری کریسپر
عطر قهوه تازه در فضای «کافه علم» جایزه مصطفی پیچیده و گفت‌وگوها پیرامون ژنتیک و فناوری کریسپر داغ بود؛ جایی که پژوهشگران و علاقه‌مندان با زبانی ساده اما عمیق، از رازهای ژن‌ها تا توانایی «قیچی‌های مولکولی» در بازنویسی حیات سخن گفتند.
به گزارش گروه اجتماعی خبرگزاری تسنیم، "جایزه مصطفی" به‌عنوان معتبرترین نشان علمی جهان اسلام، با هدف قدردانی از دستاوردهای برجسته دانشمندان و ترویج مرزهای نوین علم در کشورهای اسلامی بنیان نهاده شده است.
یکی از برنامه‌های زیرمجموعه این رویداد علمی، «کافه علم» است؛ محفلی صمیمی که در آن پژوهشگران، استادان دانشگاه و علاقه‌مندان به علم، خارج از فضای رسمی آکادمیک و با زبانی ساده و قابل‌فهم، تازه‌ترین یافته‌ها و چالش‌های علمی را به بحث می‌گذارند.
هدف کافه علم، ایجاد پلی میان جامعه علمی و عموم مردم، الهام‌بخشی به نسل جوان و گسترش فرهنگ گفت‌وگوی علمی است. بیست‌ودومین نشست این برنامه با محوریت «ژنتیک» برگزار شد و شرکت‌کنندگان را به سفری جذاب از رازهای ناشناخته DNA تا نوآوری‌های پیشرو در مهندسی ژنتیک برد.
در ادامه این گزارش، به یکی از «کافه علم»های برگزارشده در چارچوب برنامه‌های جایزه مصطفی می‌پردازیم؛ نشستی که در بیست‌ودومین دوره خود، با محوریت علم ژنتیک، فرصتی کم‌نظیر برای گفت‌وگوی بی‌واسطه میان دانشمندان و علاقه‌مندان فراهم کرد و شرکت‌کنندگان را با تازه‌ترین دستاوردها و چشم‌اندازهای این حوزه آشنا ساخت:
عطر قهوه تازه‌دم فضای کافه را پر کرده بود و علاقه‌مندان به علم، در بیست‌ودومین نشست «کافه علم» گرد هم آمده بودند. این نشست با محوریت «ژنتیک» و ظرفیت چشمگیر آن در ترسیم آینده‌ای نو برای بشریت برگزار شد.
در این برنامه، یکی از اعضای هیئت علمی گروه ژنتیک پزشکی دانشگاه علوم پزشکی مشهد به عنوان مهمان ویژه حضور یافت تا پرده از ابعاد کمتر شناخته‌شده این علم پیشرو و شگفت‌انگیز بردارد.
کافه علم؛ فرصتی برای گفت‌وگو و الهام علمی
میزبان بیست‌ودومین نشست «کافه علم» در آغاز برنامه، بر اهمیت گفت‌وگوی علمی در محیطی صمیمی و به‌دور از فضای رسمی دانشگاه تأکید کرد. وی با اشاره به نقش این رویداد در ایجاد بستری برای تبادل نظر میان دانشمندان و علاقه‌مندان به علم، محیط دوستانه آن را عاملی مؤثر در گسترش دانش و الهام‌بخش نسل جوان دانست.
پروژه ژنوم انسان؛ سفری به اعماق DNA
در ادامه، سخنران برنامه به تشریح پروژه «ژنوم انسان» پرداخت و آن را یکی از بزرگ‌ترین و مهم‌ترین تلاش‌های علمی تاریخ بشریت توصیف کرد؛ پروژه‌ای که از سال 1990 آغاز و در سال 2003 به پایان رسید. هدف اصلی آن، شناسایی مجموعه کامل DNA انسان به‌عنوان دستورالعمل دقیق عملکرد بدن بود.
در این پروژه، دانشمندان از کشورهای مختلف با همکاری یکدیگر موفق شدند نقشه‌ای کامل از ژن‌های انسان و ویژگی‌های حاصل از آنها تهیه کنند. یافته‌ها نشان داد که تعداد ژن‌های انسان کمتر از پیش‌بینی‌ها و حدود 20 تا 25 هزار ژن است.
به گفته سخنران، نتایج این طرح انقلابی، درک پزشکان از بیماری‌ها را متحول کرده و زمینه توسعه روش‌های نوین درمانی را فراهم آورده است. افزون بر آن، پروژه ژنوم انسان امکان ردیابی تاریخچه تکاملی بشر و مقایسه ژن‌های انسان با سایر موجودات زنده را فراهم ساخته و داده‌های آن به‌صورت رایگان در اختیار پژوهشگران جهان قرار دارد.
وراثت ژنتیک و اصول بنیادی
استاد دانشگاه علوم پزشکی مشهد با بیانی شیوا، مخاطبان را به سفری شگفت‌انگیز در دنیای مسحورکننده ژنتیک برد. وی تأکید کرد که ژن‌ها مسئول انتقال اطلاعات وراثتی هستند و نقش مهمی در تعیین ویژگی‌های ظاهری همچون رنگ چشم، رنگ مو و حتی استعداد ابتلا به برخی بیماری‌ها ایفا می‌کنند.
او ژن‌ها را همچون آجرهایی دانست که ساختار بدن را شکل می‌دهند و با اشاره به نقش آنها در بروز یا پیشگیری از بیماری‌ها، شناخت دقیقشان را برای توسعه روش‌های پیشگیری و درمان ضروری خواند.
کریسپر؛ نوآوری شگفت‌انگیز در مهندسی ژنتیک
این پژوهشگر به فناوری «CRISPR» به‌عنوان یکی از تازه‌ترین دستاوردهای ژنتیک اشاره کرد و آن را به «قیچی‌های مولکولی» تشبیه نمود که می‌توانند نقایص ژنی را اصلاح کنند. وی با تأکید بر اهمیت این ابزار در ویرایش ژن، به چالش‌های اخلاقی و اجتماعی پیرامون آن پرداخت و بر ضرورت ارزیابی همه‌جانبه پیامدهای استفاده از آن پیش از بهره‌برداری گسترده تأکید کرد.
به گفته او، ویرایش ژن انسان همواره با چالش‌هایی همراه بوده و بهره‌گیری از این فناوری باید مسئولانه صورت گیرد. وی یادآور شد که دانش بشری در حوزه ژنتیک هنوز در مراحل ابتدایی است و پرسش‌های بی‌پاسخ بسیاری باقی مانده‌اند. او با اشاره به شباهت ژنتیکی اندک انسان و شامپانزه، این گونه توصیف کرد: «ما نخستی‌هایی هستیم که توانایی ساخت ابزار و انجام محاسبات پیچیده را داریم؛ حال تصور کنید میلیون‌ها سال بعد، بقایای ما کشف شود و نسل‌های آینده از دیدن گونه‌ای اولیه با چنین قابلیت‌هایی شگفت‌زده شوند.»
وی همچنین به موفقیت تاریخی «جنیفر دودنا» و «امانوئل شَرپانتیه» اشاره کرد که تنها هفت سال پس از انتشار پژوهش‌هایشان، جایزه نوبل دریافت کردند؛ اتفاقی که اهمیت تحقیقات آنان در زمینه ویرایش ژن را برجسته می‌کند. او DNA را «کتابخانه‌ای از اطلاعات بدن» توصیف کرد و افزود: «بیماری‌های ژنتیکی نتیجه تغییرات در ژن‌ها هستند و ژن‌درمانی، رویکردی انقلابی برای درمان این اختلالات است که کریسپر یکی از ابزارهای کلیدی آن به‌شمار می‌رود.»
کودکی در برابر ابررایانه
سخنران در ادامه، گستره دانش کنونی بشر درباره ژنتیک را محدود دانست و گفت: «آنچه می‌دانیم به چند کُد A، G، C و T، همراه با پروموترها، ریبوزوم‌ها و پروتئین‌ها خلاصه می‌شود. پرسش‌هایی همچون اینکه چرا فردی بیشتر به پدربزرگ مادری شباهت دارد تا پدربزرگ پدری، هنوز پاسخی روشن ندارند.» وی با بیان اینکه «ما همچون کودکان شش‌ساله‌ای هستیم که در برابر یک ابررایانه نشسته‌ایم و تلاش می‌کنیم اصول مقدماتی عملکرد آن را بفهمیم»، افزود: «همین اکتشافات اندک نیز برای ما سرشار از شگفتی و افتخار است.»
به سوی ویرایش رمزهای آفرینش
عنوان «ویرایش رمزهای آفرینش» به‌خوبی قدرت مهندسی ژنتیک را توصیف می‌کند. تصور کنید یک باکتری عادی را به‌گونه‌ای تغییر دهید که زیر نور فرابنفش بدرخشد، یا روزی نه‌چندان دور، انسان‌ها برای سکونت در سیارات دیگر ناچار شوند ویژگی‌های فیزیکی خود را با شرایط آن محیط‌ها تطبیق دهند. «استیون هاوکینگ» باور داشت حیات می‌تواند در جهان بر پایه متان شکل گیرد، از این‌رو به جای جست‌وجوی محیط‌های مشابه زمین، می‌توان با تغییرات ژنتیکی، خود را با شرایط متنوع سازگار کرد.
با شناخت دقیق ساختار ژنتیکی هر فرد، دانشمندان قادر می‌شوند پیش‌بینی کنند که بدن او نسبت به روش‌های درمانی خاص چه واکنشی نشان خواهد داد؛ دستاوردی که می‌تواند نتایج درمان را بهبود داده و عوارض جانبی را کاهش دهد. ژن‌درمانی اساساً درمانی شخصی‌سازی‌شده است، به‌ویژه برای بیماری‌هایی که در پی جهش یا نقص عملکرد یک ژن مشخص ایجاد می‌شوند.
این رویکرد در مقابله با انواع سرطان نیز کاربرد دارد. واکسن‌های سرطان، برخلاف واکسن‌های معمول که مانع بروز بیماری می‌شوند، سیستم ایمنی را آموزش می‌دهند تا سلول‌های سرطانی را شناسایی کرده و نابود کند. در ادامه برنامه، بحث به واکسن‌های مبتنی بر mRNA ساخت شرکت «بیوان‌تک» رسید؛ واکسن‌هایی که با تلاش «اوگور شاهین» و تیمش توسعه یافته‌اند و امیدهای تازه‌ای برای درمان سرطان‌هایی مانند سرطان ریه ایجاد کرده‌اند.
پرواز شاهین بر فراز قله بیوان‌تِک
خستگی شدید، کاهش وزن بی‌دلیل، درد، تغییرات پوستی، تب و تعریق شبانه یا سردرد؛ هر یک از این علائم ممکن است گاه‌وبیگاه در زندگی تجربه شوند. اما وقتی مجموعه‌ای از این نشانه‌ها هم‌زمان بروز کنند، می‌توانند زنگ خطری جدی برای بیماری‌ای به نام «سرطان» باشند؛ بیماری‌ای که تصورش نیز هراس‌انگیز است، وقتی سلول‌های بدن بی‌قاعده و بی‌وقفه تکثیر می‌شوند و هیچ عاملی قادر به مهار آنها نیست.
به گفته «اوگور شاهین»، بزرگ‌ترین چالش در درمان سرطان، تنوع آن است؛ هر بیمار نوع منحصربه‌فردی از این بیماری دارد و حتی در بدن یک فرد، میلیاردها سلول سرطانی با تفاوت‌های ژنتیکی وجود دارد. روش‌های رایج درمان، این واقعیت را نادیده می‌گیرند، به همین دلیل تنها 20 تا 30 درصد بیماران به درمان پاسخ می‌دهند.
وی توضیح داد: سرطان حاصل جهش‌های ژنی است که در دو دسته اولیه و ثانویه قرار می‌گیرند. جهش‌های اولیه آغازگر بیماری‌اند، در حالی که جهش‌های ثانویه که به دلیل تکثیر بی‌رویه سلول‌ها رخ می‌دهند ویژگی‌هایی مانند زنده‌مانی، توانایی مهاجرت و مقاومت در برابر سیستم ایمنی را به سلول‌های سرطانی می‌افزایند و باعث وخامت بیماری می‌شوند. هر یک از این ویژگی‌ها می‌تواند هدف بالقوه‌ای برای درمان باشد.
همچنین سلول‌های سرطانی قادر به تولید پروتئین‌هایی هستند که در حالت طبیعی در سلول‌های سالم یافت نمی‌شوند، اما به واسطه سازوکارهای پیچیده، از شناسایی توسط سیستم ایمنی می‌گریزند. از آنجا که جهش‌های ژنتیکی بیماران مبتلا به سرطان یکسان نیست، درمان باید برای هر فرد اختصاصی طراحی شود. تنها نهادی در بدن که توانایی انطباق دارد، سیستم ایمنی است؛ بنابراین راهکار مؤثر، تحریک آن برای دفاع و حمله به سلول‌های سرطانی است.
شاهین تصریح کرد: «پژوهش‌های من بر ایمنی‌درمانی متمرکز است. ما در تلاشیم واکسن‌ها و پادتن‌هایی بسازیم که سیستم ایمنی بیمار را برای شناسایی و نابودی سلول‌های سرطانی آگاه و آماده کند.» شرکت «بیوان‌تک» که در سال 2008 تأسیس شده و شاهین هم‌بنیان‌گذار و مدیرعامل آن است، در زمینه ساخت واکسن‌های شخصی‌سازی‌شده برای سرطان و بیماری‌های واگیردار فعالیت می‌کند. این شرکت از پیشگامان تولید واکسن‌های مبتنی بر mRNA به شمار می‌آید؛ فناوری‌ای که می‌تواند آنتی‌بادی‌ها، آنتی‌ژن‌ها، سیتوکین‌ها و دیگر مولکول‌های حیاتی را تولید کند و فعالیت و نیمه‌عمر آنها را به‌صورت هدفمند تنظیم نماید.
واکسن‌های mRNA در رده درمانی «RNA تراپی» قرار می‌گیرند و برخلاف ژن‌درمانی، خطر ادغام با DNA سلول‌های هدف را ندارند. سرعت بالای تولید mRNA، این فناوری را برای کاربردهای درمانی متنوعی مستعد ساخته است.
پاشنه‌آشیل سلول‌های سرطانی
واکسن‌های mRNA ضدسرطان نشان داده‌اند که می‌توان سلول‌های سرطانی را نیز به دام انداخت. این فرایند با شناسایی و استفاده از پروتئین‌های خاص موجود بر سطح سلول‌های سرطانی که به‌عنوان «نشانه تومور» شناخته می‌شوند و معرفی آنها به سیستم ایمنی انجام می‌شود. «اوگور شاهین» در قالب یک فرایند پیچیده مولکولی در حوزه RNA Therapy، آنتی‌ژن‌های ویژه سلول‌های سرطانی را به سیستم ایمنی ارائه می‌کند. در این روش، پروتئین غیرطبیعی هدف، در قالب RNA رمزگذاری شده و به‌وسیله فناوری‌های خاص به سلول‌های دستگاه ایمنی منتقل می‌شود.
در این میان، سلول‌های دندریتیک (DCs) به‌عنوان عرضه‌کنندگان آنتی‌ژن، نقشی کلیدی در ارائه این نشانه‌ها به سلول‌های T «سربازان» سیستم ایمنی دارند تا آنها را برای مقابله با سلول‌های سرطانی بسیج کنند. شاهین برای بهبود رسانش mRNA به این سلول‌ها، از نانوذرات ویژه‌ای بهره گرفته است که RNA کدکننده آنتی‌ژن را تحویل داده و پاسخ ایمنی سلول‌های T را تقویت می‌کنند.
پس از ورود این RNAها به سلول، ریبوزوم‌ها اندامک‌های مسئول ساخت پروتئین آنها را به آنتی‌ژن مورد نظر تبدیل می‌کنند. این آنتی‌ژن‌ها سپس توسط سلول‌های بدن به‌کار گرفته شده و با هدف قرار دادن مستقیم تومور، سیستم ایمنی را قادر می‌سازند با دقت و قدرت بیشتری سلول‌های سرطانی را شناسایی و نابود کند.
شاهین و همکارانش پیش از همه‌گیری کرونا روی ساخت واکسن‌های mRNA برای درمان سرطان متمرکز بودند. این زیرساخت علمی و فنی باعث شد که او بتواند در کمتر از یک سال واکسن کرونای BNT162b2 را توسعه دهد؛ محصول مشترک بیوان‌تک و فایزر که در سال 2020 موفق به اخذ مجوز سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) شد و با کارآمدی بالای 95 درصد، نقشی مؤثر در مهار همه‌گیری کووید -19 ایفا کرد.
اما واکسن کرونا، خط پایان فعالیت‌های بیوان‌تک نبود. شاهین اکنون و پس از حدود دو دهه پژوهش در حوزه mRNA، بیش از هر زمان دیگری به هدف خود در درمان سرطان نزدیک شده است. واکسن BNT116 برای سرطان ریه و BNT111 برای ملانوما، شواهدی روشن بر این مسیر رو به پیشرفت هستند.