به گزارش ایرنا، اخیرا مقاله ای در نشریه فرهنگستان ملی علوم آمریکا( Proceedings of National Academy of Sciences) به نام Unbalanced Bidirectional Radial Stiffness Gradients within the Organ of Corti Promoted by TRIOBP( سفتی شیب دار نامتوازن دوسویه شعاعی روی غشای سطح اندام کورتی ناشی از ژن تریو بی پی) منتشر شد که نام یک محقق ایرانی به عنوان نویسنده اول آن به چشم می خورد.
دکتر حسام باباحسینی یکی از محققان این مطالعه، دانش آموخته رشته مهندسی مکانیک مقطع دکتری در دانشگاه ویرجینیا تک آمریکا است که مدرک دکتری خود را در سال ۲۰۱۵ از این دانشگاه دریافت نموده است. او از سال ۲۰۱۶ تا ۲۰۲۰ پژوهشگر پسادکتری در مؤسسه ملی سلامت آمریکا( NIH) بوده و تحقیقات خود را در حوزه های مختلف زیست فناوری ادامه داده است.
سازمان سلامت آمریکا واقع در حومه شهر واشنگتن دی سی علاوه بر تامین مالی پروژه های محققان دانشگاه های سراسر آمریکا، آزمایشگاه های ملی در پردیس اصلی این مرکز را نیز از جهت مالی حمایت می کند و تحقیقات تخصصی در زمینه سلامت در زیرمجموعه های این سازمان انجام می شود.
باباحسینی بعد از سال ۲۰۲۰ فعالیت خود را با همکاری با شرکت های دانش بنیان ادامه داده و اکنون در واحد تحقیق و توسعه یک شرکت فعال در زمینه زیست فناوری در منطقه سیلیکون ولی ایالت کالیفرنیا مشغول پژوهش و توسعه است.
حوزه تحقیقاتی وی در دوره دکتری و پسادکتری نانو و میکرو( میکرو یک میلیونم و نانو یک میلیاردم متر است) زیست فن آوری و استفاده از انواع تجهیزات مهندسی در مقیاس نانو و میکرو در زمینه پزشکی، زیست شناسی و شناخت و تشخیص بیماری هاست.
مطالعه ای که در شماره ژوئن ۲۰۲۲( تیر/ ۱۴۰۱) نشریه فرهنگستان ملی علوم آمریکا چاپ شده با کمک نوعی میکروسکوپ به نام میکروسکوپ نیروی اتمی بعنوان ابزار مهندسی دقیق، ضمن ارائه درک درست تر و دقیق تری از ساختمان گوش داخلی و علل زیستی این ساختمان، منجر به کشف ژنی به نام« تریو بی پی» شد که حذف آن موجب تغییرات در خواص مکانیکی سطح غشای و در نهایت باعث کم شنوایی یا ناشنوایی می شود.
ساختار گوش
او در گفت وگو با خبرنگار گروه علم و آموزش ایرنا در مورد این مطالعه ابتدا به ساختار گوش انسان اشاره کرد و در توضیح آن خاطرنشان کرد:گوش انسان از سه بخش خارجی( لاله گوش)، میانی و داخلی تشکیل شده است. گوش خارجی و میانی با پرده گوش از هم جدا می شوند. وظیفه گوش میانی رساندن امواج صوتی از محیط هوا به محیط جامد؛ یعنی استخوان های ریز گوش میانی است. سپس امواج به محیط مایع؛ یعنی گوش داخلی منتقل می شوند. گوش داخلی شامل یک استخوان به نام حلزونی گوش است که دو و نیم دور به دور محور خود می چرخد.
باباحسینی خاطر نشان کرد :درون بخش حلزونی گوش یک غشای نازک مارپیچ به نام اندام کورتی قرار دارد. روش ادراک امواج صوتی توسط گوش به ساختار سلول های این غشای نازک در حلزونی گوش مربوط است. این سلول ها که سلول های مویی نامیده می شوند ، گیرنده های حسی اند که با تبدیل ارتعاشات فیزیکی حاصل از امواج صوتی به پیام های الکتریکی، امکان ارسال امواج به اعصاب شنوایی و مغز را میسر می کنند.
در واقع ارتعاشات فیزیکی باعث خم شدن موهای بسیار ظریف روی سطح این سلول ها و باز شدن کانال های یونی موجود در سطح این سلول ها و عبور یون های با بار الکتریکی مثبت به داخل این سلول ها می شوند. این یون ها باعث آزاد شدن ترکیبات شیمیایی می شود که امکان تولید و ارسال پیام های الکتریکی به مغز را می دهد. امواج با فرکانس های بین ۲۰ تا ۳۰ هزار هرتز برای گوش ما قابل درک است. امواج با فرکانس های بالاتر در پایه حلزونی و با فرکانس کمتر در انتهای دو ونیم دور یا نوک حلزونی، قابل احساس اند.
نمایی شماتیک از غشای درون حلزونی گوش و سلول‌های مویی روی سطح آن تحت واکاوی توسط میکروسکوپ نیروی اتمینقش ابزارهای مهندسی در شناخت بیشتر سازوکار سیستم شنوایی و گوش
او بیان کرد :امروز به کمک ابزارهای دقیق مهندسی مشخص شده، قد سلول های مویی در ردیف های اول نزدیک به پایه حلزون کوتاه ترین و قد ردیف های اخر نزدیک به نوک حلزون بلندترین است. همینطور سفتی یا مقاومت مکانیکی سلول های مویی در پایه حلزون بیشترین و هر چه به سمت نوک حلزون می رویم، سفتی در برابر ارتعاشات مکانیکی کم می شود تا در نهایت به کمترین مقدار در نوک حلزون برسد.
این تغییرات در خواص فیزیکی و ظاهری سلول های روی غشای نازک حلزونی باعث تفاوت در تشخیص امواج با فرکانس های مختلف در طول حلزونی می شود. در مطالعه یادشده از یک میکروسکوپ نیروی اتمی مدرن در مود غیرتماسی استفاده شد که به صورت غیرمخرب روی سطح غشا واکاوی می کند و به کمک آن، نقشه های خواص مکانیکی در مقیاس نانومتر از سطح غشا از نمونه های موش های آزمایشگاهی به دست آمد.
باباحسینی خاطرنشان کرد:پژوهشگران پی بردند علاوه بر شیبی که در سفتی سلول های مویی در طول حلزونی وجود دارد در راستای عرضی حلزونی هم شیب در سفتی این سلول ها وجود دارد. همچنین سلول های حمایتی که در مجاورت سلول های مویی روی غشای حلزونی قرار دارند، دارای شیب و خواص مکانیکی در راستای شعاعی هستند؛ ولی این شیب در جهت کاملاً معکوس شیب سفتی در سلول های مویی است.
همه شواهد نشان دهنده ساختمان مکانیکی بسیار پیچیده و شگفت انگیز در حلزونی گوش است که به ما امکان دریافت، تقویت، تبدیل امواج و ارسال آنها به مغز را می دهد.
ساختار گوشژن مؤثر و مرتبط به ساختار پیچیده غشای حلزونی
این محقق ایرانی حوزه زیست فن آوری ادامه داد :در بخش دیگری از این پژوهش، به مطالعه یافتن ژن مؤثر و مرتبط با این ساختار پیچیده غشای حلزونی پرداختیم. این مطالعه به وسیله حذف یک ژن خاص( Gene knockout) به نام ژن ترایو بی. پی( TRIOBP) در نسل بعدی موش های آزمایشگاهی نمونه انجام شد. ابتدا به کمک میکروسکوپ فلورسانس نسخه های مختلف پیام رسان ام آر. ان. ای( mRNA) این ژن تصویربرداری شد، سپس برای تائید کارایی حذف ژن از روش پی سی آر قطره ای دیجیتال( Digital Droplet PCR) استفاده و کمیت ژن در نمونه عادی و بعد از حذف ژن مقایسه شد تا کارایی حذف ژن در نسل جدید تایید شود.
وی افزود:نتایج نشان داد شیب های سطح و خواص مکانیکی روی سطح پس از حذف ژن ترایو بی. پی تغییر می کنند. جالب تر اینکه؛ حذف این ژن و تغییرات در خواص مکانیکی سطح غشا باعث کم شنوایی یا ناشنوایی موش ها نیز می شود. این ژن خاص باعث تولید پروتئین های چسبنده به رشته های اکتین می شود و در کنترل و نظم این رشته ها مؤثر است.
باباحسینی تأکید کرد:رشته های اکتین به شکل شکل دهی و استحکام سلول ها شناخته می شود، تصویرهای میکروسکوپ الکترونی عبوری( Transmission Electron Microscope) از سطح غشای نازک حلزونی نشان می داد، بعد از حذف این ژن، رشته های اکتین دچار درهم ریختن، بی نظم شدن و کاهش تراکم در سطح غشای حلزونی می شوند.
حسام باباحسینینقش ابزارهای مهندسی در شناسایی و درمان بیماری ها
به گفته وی این تحقیق علاوه بر اینکه باعث درک درست تر و دقیق تر از ساختمان گوش داخلی و علل زیستی این ساختمان پیچیده شده؛ میتواند در شناسایی و درمان بیماری های مرتبط در سیستم شنوایی مفید باشد. این مطالعه نشان داد چگونه خواص مکانیکی سطح غشا با میزان شنوایی مرتبط است و تغییرات در این خواص تغییر باعث تغییر در میزان شنوایی در نمونه آزمایشگاهی شد.
وی ادامه داد :بدین ترتیب میتوان به روش های درمانی برای مشکل شنوایی رسید که بتواند برای ترمیم یا احیای خواص مکانیکی غشای حلزونی گوش که به علت کهولت سن از دست رفته یا در دوره جنینی ایجاد نشده به کار گرفته شود و به روشی مؤثر برای درمان ناشنوایی دست یافت. یکی از این روش ها ، ژن درمانی است که این مسئله تحقیقاتی اکنون در حال مطالعه و ارزیابی است.
باباحسینی در خصوص دستاوردهای دانشمندان ایرانی در زمینه زیست فناوری گفت:پیشرفت های قابل توجه ای در ایران در حوزه علوم مهندسی به ویژه نانوفناوری و زیست فناوری حاصل شده است؛ اما نیازمند تلاش برای بکارگیری این تحقیقات و دستاورهای علمی در حوزه های کاربردی و صنعتی برای توسعه و تولید محصول قابل عرضه در بازار هستیم. امروزه شرکت های دانش بنیاد عامل اصلی انتقال این تحقیقات و پیشرفت ها از حوزه نظر و محیط آزمایشگاه به حوزه کاربرد و محیط عموم جامعه یا به اصطلاح انگلیسی from benchtop to bedside هستند.
- 9
- 1
