بابک نگاهداری از همکاری تحقیقاتی با آزمایشگاه پروفسور دیوید بیکرو دریافت جایزه نوبل گفت

به گزارش شبکه شرق، فردی که کمتر به عناوین و دستاوردهای علمی او پرداخته شده است. کسب رتبه 7 کنکور سراسری، دکتری پزشکی حرفه‎ای و تخصصی بیوتکنولوژی، بخشی از فعالیتهای اوست. اما موضوعی که اخیرا باعث شده تا رویکرد علمی او  در رصد قرار گیرد جایزه نوبل شیمی در سال 2024 بود. جایزه‌ای که در سال قبل میلادی به موضوع طراحی پروتئین و به سرپرست اصلی این تیم مشترک تحقیقاتی یعنی پروفسور دیوید بیکر از دانشگاه واشنگتن، تعلق گرفت. اما ایران نیز در بخشی از این  تحقیق همکاری داشته است. در این گفتگو  با «بابک نگاهداری»، رییس مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی، مدیر گروه زیست فناوری پزشکی دانشگاه علوم پزشکی تهران و دبیر بورد تخصصی زیست فناوری پزشکی و پزشکی مولکولی کشور، به آن پرداخته می‌شود. 

موضوعی که مورد توجه قرار گرفته است نقش ایران در جایزه نوبل شیمی است، این موضوع ، چگونه محقق شده است؟

خوشبختانه اعضای هیات علمی و دانشجویان گروه زیست فناوری پزشکی دانشگاه علوم پزشکی تهران در سال‌های اخیر همکاری‌های بین‌المللی چشمگیری با دانشگاه‌ها، مراکز تحقیقاتی و همچنین اساتید فعال در حوزه زیست فناوری برقرار کرده‌اند که نتایج این همکاری‌های بین‌المللی چاپ مقالات و ثبت اختراعات و نوآوری های معتبر بوده است. یکی از این مراکز تحقیقاتی معتبر مورد همکاری با ما، موسسه طراحی پروتئین(IPD)، دانشگاه واشنگتن است که در زمینه طراحی دنیای جدیدی از پروتئین‌ها برای رفع چالش‌های قرن بیست و یکم در پزشکی، انرژی و فناوری مشغول به فعالیت است. در سال‌های اخیر گروه زیست فناوری پزشکی دانشگاه علوم پزشکی تهران همکاری‌های چندجانبه‌ای از بعد روش‌های محاسباتی، کامپیوتری و همچنین تجربی و آزمایشگاهی با این مرکز تحقیقاتی داشته که ماحصل نهایی آن اعطای جایزه نوبل شیمی سال ۲۰۲۴ در موضوع طراحی پروتئین به سرپرست اصلی این تیم مشترک تحقیقاتی،  پروفسور« دیوید بیکر» از دانشگاه واشنگتن شد.

 نتیجه این همکاریها به کجا رسید ؟

نتیجه این همکاری در ماههای اخیرا چاپ ۳ مقاله و ابرپروژه بنیادی با این موسسه در مجلات وزین Cell با ضریب تاثیر ۶۷ و Nature materials با ضریب تاثیر۴۸ و science با ضریب تاثیر ۴۷ است. تاکنون فقط پ‍نج صدم درصد از محققین و اساتید ایرانی موفق به چاپ مقاله در این سطح بالای اعتبار علمی شده‌اند. این پروژه‌ها نتیجه همکاری پیوسته و بلندمدت بین‌المللی با دانشمندان دانشگاه واشنگتن، دانشکده پزشکی دانشگاه نیویورک، دانشکده پزشکی دانشگاه ییل، دانشگاه ماساچوست، آزمایشگاه ملی آرگون، آزمایشگاه ملی لارنس برکلی و دیگر آزمایشگاه‌های اصلی تحقیق و توسعه در طراحی پروتئین است با دانشگاه علوم پزشکی تهران بوده است.

دستاوردهای این پروژه مشترک در چه سطح و مولفه‌هایی است؟

در پروژه تحقیقاتی که نتایج آن در ژورنال Cell چاپ شد، ما روش جدیدی برای کنترل نحوه تشکیل رگ‌های خونی از سلول‌های بنیادی انسان در آزمایشگاه ایجاد کردیم که این یک گام بزرگ برای پزشکی بازساختی است و هدف آن ترمیم یا جایگزینی بافت‌های آسیب ‌دیده در بدن است. همانطور که در علم پزشکی به اثبات رسیده است در بدن انسان در بلند مدت آسیب‌های ناشی از بیماریها از جمله حملات قلبی، دیابت و پیری تجمیع می شود. یکی از راه‌های ترمیم این آسیب‌ها، تشکیل رگ‌های خونی جدید در ناحیه ای است که به آن‌ها نیاز است. در این پروژه ما پروتئین‌هایی طراحی کردیم که می‌توانند با دقت بالا به گیرنده‌های فاکتورهای رشد بر روی سلول‌ها متصل شوند. این فاکتورهای رشد جهت رشد بافت، بهبود زخم و درمان سرطان بسیار کاربردی هستند. در این تحقیق، ما پروتئین‌های حلقوی شکلی طراحی کردیم که قابلیت اتصال به هشت گیرنده فاکتور رشد فیبروبلاست (FGFRs) را دارند. با تغییر اندازه و خواص این حلقه‌ها، توانسته ایم نحوه رشد سلول‌های بنیادی در آزمایشگاه را کنترل کنیم. با درمان سلول‌های بنیادی انسانی توسط این پروتئین‌ها،تشکیل انواع مختلف رگ‌های خونی را مشاهده کردیم که سطح جدیدی از کنترل را بر رشد سلول‌های بنیادی نشان می‌دهد.

این رگ‌های خونی تازه تشکیل شده دارای عملکرد و حتی بلوغ نیز بودند. همچنین هنگام ایجاد خراش توانستند بهبود پیدا کنند و مواد مغذی را همانطور که انتظار می‌رفت جذب کردند. هنگامی که ما این رگ‌های خونی را به موش‌های آزمایشگاهی پیوند زدیم، در عرض سه هفته به سیستم گردش خون حیوان متصل شدند. 

از این فناوری می‌توان برای ایجاد انواع دیگر بافت‌ها نیز استفاده کرد و فرصت‌های جدیدی را برای درمان آسیب هایی نظیر آسیب‌های نخاعی ایجاد کرد.

این تحقیق چگونه و به چه شکلی انجام شده است ؟

این تحقیق بسیار مهم برای اولین بار توسط اعضای گروه زیست فناوری دانشگاه علوم پزشکی تهران با مراکزتحقیفاتی ذکر شده با طراحی پروتئین‌های هدفمند جهت هدایت سلول‌های بنیادی برای تبدیل شدن به سلول‌های اندوتلیال که دیواره رگ‌ها را تشکیل می‌دهند استفاده کرده‌ایم. این پیشرفت به ما کمک می‌کند تا بیماری‌ها را مدل‌سازی کرده و در درمان‌های جدید برای بازسازی رگ‌های خونی استفاده کنیم.

پروژه تحقیقاتی دوم ما که مشترک با مراکز مذکور انجام پذیرفت و نتایج آن در ژورنال معتبر Nature Materialsمنتشر شد یک استراتژی کلی برای ایجاد پروتئین‌های یارائه می‌دهد که به ساختارهای بلوری دقیق و از پیش تعیین شده تبدیل می‌شوند.

توانایی طراحی چنین بیوموادهایی با دقت بالا زمینه را برای توسعه ابزارهای نوری پیشرفته، فناوری‌های جدید برای جداسازی مواد شیمیایی و کاربردهای مختلف دیگر در بیوتکنولوژی و پزشکی فراهم می‌کند. کریستال کردن پروتئین‌ها همیشه یک کار چالش‌برانگیز بوده است که نیاز به آزمون و خطای بسیار زیاد و هم به شانس بالا نیاز دارد. با این حال، تحقیق ما نشان می‌دهد که اکنون می‌توان پروتئین‌هایی کاملا جدید طراحی کرد که به روش‌های با دقت بسیار بالا و قابل پیش‌بینی کریستال‌ها را تشکیل دهند. این مدل های طراحی شده با استفاده از پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی تأیید شدند و دریافتیم که این بلورها تقریباً با مدل‌هایشان مطابقت دارند. برخی از کریستال‌ها خواص منحصر به فردی داشتند، مانند پایداری بالا حتی در شرایط سخت مانند آب جوش یا فشار بالا. این ویژگی‌ها نشان داد که این کریستال‌های پروتئینی می‌توانند در کاربردهای پیشرفته مختلف، از جمله مهندسی مواد مورد استفاده قرار گیرند.

پروژه سوم تحقیقاتی مشترک ما با این مرکز که منجر به انتشار مقاله‌ای در مجله معتبر Science با ایمپکت فاکتور ۴۷ شد به طراحی و تولید نانوساختارهایی متشکل از دو جزء پروتئینی پرداخته است: یکی پروتئین متصل‌شونده به آنتی‌بادی و دیگری خود آنتی‌بادی. این ساختارها قابلیت مونتاژ و تجمیع آنتی‌بادی‌ها را در طیف وسیعی از کمپلکس‌های نانوساختاری فراهم می‌کنند و امکان کنترل تقارن و ظرفیت آنتی‌بادی‌ها را نیز دارند.

این ساختارها برای چه عملکردی استفاده شده است؟

از این ساختارها برای بررسی عملکرد در سیگنالینگسلولی استفاده شد. به‌ویژه، نانوساختارهای حاوی آنتی‌بادی‌های اختصاصی ویروس کرونا (SARS-CoV-2) توانستند به طور موثری ویروس را خنثی کنند.

علاوه بر این، استفاده از این ساختارهای نوین در مسیرهای سیگنالینگ مانند SD40، آنژیوپویتین و تکثیر سلولی، منجر به بهبود کارایی این مسیرها و افزایش قدرت مونتاژ فیوژن‌های Fc یا آنتی‌بادی شد.همکاری تحقیقاتی با آزمایشگاه پروفسور دیوید بکر در زمینه طراحی پروتئین های جدید که برنده جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۴ در همین موضوع شد و انتشار سه مقاله در مجلات معتبر Nature، Cell و Science نشان‌دهنده تلاش‌های گسترده و ارزشمند اساتید گروه زیست فناوری دانشگاه علوم پزشکی تهران در پیشرفت علمی کشور است.