ستارگان جوشقان ساوه

-دانشمند برجسته ایرانی خانم دکتر سبا ولدخان ساوجی 

کاشف عملکرد پیچیده  ترین ماشین سلول

سبا ولدخان ، برنده جایزه دانشمند جوان عملکرد پیچیده ترین ماشین سلول را کشف کرده اس

سبا ولدخا

به دلیل تحقیقات بنیادی خود در چهار سال اخیرعلاوه بر جایزه دانشمند جوان سال۲۰۰۴ جوایز علمی معتبر دیگری را نیز از جمله جایزه علمی Searle کسب کرده است
سبا ولدخان، برنده جایزه دانشمند جوان با اشاره به رویکرد فزاینده محققان علوم پزشکی به تحقیقات سلولی مولکولی تاکید کرد: تقریبا هیچ بیماری وجود ندارد که عملکرد ماشین های سلولی در بروز آن نقش نداشته باشد و کشف و مدلسازی نحوه عملکرد این ساختارها زمینه ساز شناخت نحوه ایجاد انواع بیماری ها و دستیابی به روش های درمان آنهاست.
این استادیار و پژوهشگر جوان ایرانی دانشگاه Case western reserve که به دلیل کشف عملکرد پیچیده ترین ماشین سلولی، جایزه بزرگ علمی دانشمند جوان سال را از انجمن توسعه علم آمریکا(AAAS)
– ناشر مجله علمی Science – دریافت کرده است، درباره فعالیت های پژوهشی خود در این زمینه گفت: تحقیقات من درباره یک ماشین سلولی بسیار پیچیده موسوم به Spliceosome است که از بیش از ۳۰۰ مولکول مختلف تشکیل شده و وظیفه آماده سازی اطلاعات ژنتیکی را برعهده دارد. این مجموعه مولکولی که در هسته تمام سلول ها – به استثنای معدودی از باکتری ها و تک سلولی های فاقد هسته – وجود دارد، تقریبا در تمام فعالیت های سلول و به تبع آن جانداران مختلف از لحظه تولد تا مرگ نقشی مستقیم و حیاتی دارد به طوری که در هر ثانیه صدها واکنش توسط اسپلایسوزوم در هر سلول انجام می شود.
او اضافه کرد: تحقیقات دانشمندان نشان می دهد که عامل بسیاری از مشکلات ژنتیکی از جمله یک سوم بیماری های ژنتیکی و بسیاری از سرطان ها و امراضی نظیر آلزایمر و مشکلات پیری مستقیما ناشی از بروز اختلال در عملکرد این بخش از سلولهاست.
ولدخان با اشاره به این که ساختار بسیار بزرگ و پیچیده این سیستم، فهم عملکرد آن را تاکنون غیرممکن کرده بود، خاطرنشان کرد: من در تحقیقات خود توانستم از بین بیش از ۳۰۰ جزء مختلف ماشین دو مولکول را که نقش اساسی در عملکرد سیستم دارند شناسایی کنم.
با کشف دو جزء اصلی Spliceosome ساختار آن به حدی ساده شده که اینک پس از دو دهه از آغاز چنین تحقیقات سلولی، امکان بررسی نحوه عملکرد ماشین و اجزای اصلی آن و بتدریج نقش ۳۰۰ جزء دیگر ماشین که وظیفه تنظیم و کنترل عملکرد این سیستم پیچیده را برعهده دارند، فراهم شده است.
او افزود: از حدود ۳۰۰ و اندکی مولکول موجود در این ماشین سلولی، حدود ۲۰۰ مولکول به طور مستقیم در روند فعالیت های ژنتیکی سلول دخالت دارند و بقیه بیشتر نقش تنظیمی دارند.
ولدخان که در تحقیقات خود از سلول های انسانی بهره  گرفته است، درباره نقش و سازوکار عملکرد ماشین سلولی Spliceosome گفت: تمام اطلاعات ژنتیکی سلول ها که در هسته ذخیره شده اند، در صورتی قابل استفاده هستند که از این ماشین عبور کنند. هر بخش از سلول که به مولکول خاصی نیاز دارد پیامی را به Spliceosome می فرستد و ماشین هر بار اطلاعات ژنتیکی را طوری مرتب می کند که دقیقا مولکول مورد نظر سلول ساخته شود.
استادیار ایرانی دانشگاه کیس وسترن رزرو خاطر نشان کرد: نحوه عملکرد Spliceosome بدین صورت است که اطلاعات ژنتیکی به هنگام استفاده به صورت
RNA پیام بر که نسخه ای از DNA (اطلاعات ذخیره شده در هسته) است به آن وارد می شود. ماشین با توجه به نیاز سلول قطعاتی از RNA پیام بر را حذف کرده و با اتصال به سایر بخش ها، رشته تازه ای از اطلاعات ژنتیکی را ایجاد می کند که می تواند مولکول های مورد نیاز سلول را تولید کند.
وی افزود: توانایی این ماشین در ساخت طیف بسیار متنوعی از مولکول ها با بهره گیری از اطلاعات ژنتیکی سلول از عواملی است که ایجاد جانداران پیچیده ای نظیر انسان را فراهم کرده است به طوری که توانایی spliceosome در ساخت مولکول های متفاوت جانداران پایین تر بتدریج کاهش می یابد.
وی با اشاره به اینکه در هر سلول حدود ۱۰ هزار اسپلایسوزوم وجود دارد، اظهار داشت: اسپلایسوزوم ساختاری پیش ساخته نیست بلکه در هر لحظه بر اساس سیگنال ارسالی از هر ژن و نحوه تغییرات لازمه در آن مولکول های تشکیل دهنده این ماشین سلولی که به میزان ده ها برابر بیش از کل اسپلایسوزوم های فعال در سلول پراکنده اند به یکدیگر محلق شده و پس از انجام عمل مورد نظر مجددا پراکنده می شوند.
ولدخان با بیان اینکه با توجه به میزان پیچیدگی ساختار جانداران مختلف و در نتیجه میزان تغییرات لازم در ماده ژنتیکی آنها تعداد Spliceosome موجود در سلول های آنها متفاوت است، خاطرنشان کرد: با این حال با توجه به نقش بنیادی و مهم این ماشین سلولی در تمام جانداران،ساختار Spliceosome در انسان و موجودات ساده تک سلولی تقریبا ثابت مانده و تنها حدود ۱۰ درصد تفاوت دارند. ولدخان یاد آور شد: سالها پیش که پروژه ژنوم تازه آغاز شده بود تصور می شد که انسان ها میلیون ها ژن دارند و موجودات پایین تر ژن های به مراتب کمتری دارند ولی با کمال تعجب مشخص شد که تعداد ژن های انسان تنها دو تا سه برابر تعداد ژن های یک کرم و تقریبا مشابه اطلاعات ژنتیکی موش است و در واقع آنچه ما را از موش ها متمایز می کند طرز تنظیم ژن ها است که توسط ماشین های سلولی انجام می شود. وی درباره نحوه تاثیر اختلالات ماشینی در بروز بیماری ها گفت: این ماشین به دو صورت با بروز بیماری ها و مشکلات ژنتیکی ارتباط دارد. در برخی بیماری ها نظیر سرطان ها و بسیاری از اختلالات ژنتیکی، اطلاعات ژنتیکی وارد شده به Spliceosome اشکال دارد مثلا در بخشی از رشته DNA که مسئول رساندن فرامین به ماشین است، جهشی ایجاد شده و در نتیجه مولکول RNA پیام بر اشتباه آماده شده و در نتیجه ماشین قادر به عملکرد درست نخواهد بود.
دکتر ولدخان اضافه کرد: برخی دیگر از بیماری ها نظیر مواردی از آلزایمر و بیماری های مرتبط با پیری در اثر اختلال در یکی از ۳۰۰ و خرده ای مولکول مختلف ماشین که مسئولیت تنظیم فعالیت آن را بر عهده دارند، ایجاد می شوند. در این حالت با اینکه پیام  های ژنتیکی وارد شده به سلول کاملا سالم هستند، ماشین قادر به اجرای صحیح فرامین سلول نیست.
وی درباره نحوه انجام تحقیقاتش درباره اسپلایسوزوم ها که به گفته وی با سرعتی فوق العاده بالا تشکیل و منحل می شوند، اظهار داشت: در این طرح به جای بررسی Spliceosome در داخل سلول که عملکرد بسیار سریعی دارد ، سلول ها را شکسته و این ماشین های سلولی را خارج می کنیم. در این شرایط عملکرد آنها بسیار کندتر شده و ساختار شیمیایی آنها با استفاده از اشعه فرابنفش قابل مطالعه می شود.
ولدخان خاطر نشان کرد: با استفاده از اطلاعات به دست آمده درباره ساختار این ماشین سلولی توانستیم مدل ساده ای از آن را از طریق واکنش های شیمیایی بین چند مولکول طراحی کرده و نشان دهیم که عملکرد آن مشابه عملکرد ماشینی در داخل سلول است به این ترتیب راه برای انجام طیف وسیعی از مطالعات تحقیقات درباره جنبه های مختلف بنیادی و کاربردی این ماشین های پیچیده سلولی باز شده است. به این ترتیب می توان تحقیقات را به مطالعه هر چه بیشتر درباره ساختار و عملکرد شیمیایی مولکول های مختلف تشکیل دهنده ماشین معطوف کرد یا با شبیه سازی هر چه بیشتر مدل موجود با شرایط طبیعی داخل سلول، عوامل مختلفی را که باعث اختلال در عملکرد Spliceosome و بروز جهش های ژنتیکی و ایجاد بیماری های مختلف از جمله سرطان می شوند بررسی کرد یا تحقیقات را به صدها زمینه مختلف دیگر هدایت کرد.
او خاطر نشان کرد: ما تقریبا به ساختار اسپلایسوزوم ها پی برده ایم به این معنی که ژنی که برای آنها کد می شود را می دانیم و از ساختار شیمیایی بخشی از مولکول های تشکیل دهنده آن نیز آگاهی داریم ولی اینکه چطور این مولکول ها کنار هم قرار گرفته و این دستگاه عظیم را می سازند و اینکه چطور عملکرد خود را با یکدیگر تنظیم می کنند به دلیل پیچیدگی فوق العاده این ماشین همچنان ناشناخته مانده است که با دستیابی به مدل ساده این مولکول امیدواریم بتوانیم به تدریج به این سئوالات هم پاسخ دهیم.
استادیار جوان دانشگاه کیس و برنده جایزه دانشمند جوان سال که پس از طی دوره پزشکی عمومی تحصیلات خود را در زمینه زیست شناسی مولکولی پی گرفته است، درباره علت تغییر رشته و گرایش خود به تحقیقات بنیادی و آزمایشگاهی گفت: زمانی که در رشته پزشکی تحصیل می کردم، موج کشف ساختار مولکولی سلول ها و اساس مولکولی بیماری ها تازه آغاز شده بود. به وضوح می دیدم تغییراتی که در پزشکی مدرن به وجود می آید به جای بیمارستان ها در آزمایشگاه های علوم پایه رقم می خورد؛ این اتفاق برای من بسیار هیجان انگیز بود و دوست داشتم که جزئی از این موج تازه باشم، بنابراین تصمیم گرفتم از فعالیت های بالینی به فعالیت های پژوهشی تغییر مسیر بدهم.
وی تصریح کرد: تا پیش از این درمان بیماری ها به صورت تجربی بود و به این صورت که مجموعه ای از ترکیبات شیمیایی را به بیماران می دادند و منتظر اثرات احتمالی آن می ماندند ولی در حال حاضر روند تحقیقات به شناخت بدن انسان و نحوه عملکرد بخش های مختلف و مکانیزم  بیماری ها و طراحی هوشمندانه  دارو معطوف شده است؛ به این صورت که مثلا در ابتدا عملکرد آنزیم خاصی را که در سرطان موثر است، بررسی کرده و براساس آن مولکولی را طراحی می کنند که به آن آنزیم خاص متصل شده و عملکرد آن را مختل کند. با اینکه این زمینه تحقیقاتی بسیار نوپاست ولی تاکنون ده ها ترکیب دارویی موثر با این شیوه شناسایی شده و به مرحله تحقیقات بالینی رسیده است.
استادیار دانشکده پزشکی دانشگاه کیس وسترن رزرو درباره روند فعلی تحقیقات خود پس از دریافت جایزه دانشمند جوان سال اظهار داشت: ما قصد داریم مطالعه روی دو مولکول اصلی شناسایی شده را ادامه داده و بخصوص آنها را در جانداران مختلف از جمله تک سلولی ها مقایسه کنیم . علاوه بر آن به نظر می رسد که دو نوع مختلف اسپلایسوزوم  در انسان وجود دارد که قصد داریم تفاوت ها و نقش هر یک از آنها را هم بررسی کنیم و همچنین تلاش می کنیم که تعداد اجزای شناسایی شده این ماشین سلولی را از دو جزء به چهار جزء افزایش دهیم.
دکتر ولدخان در عین حال خاطرنشان کرد: به موازات این تحقیقات در طرح های مطالعاتی دیگری نیز همکاری دارم که یکی از این پژوهش ها مربوط به بررسی عملکرد مولکول های پیام رسان در سلول های بنیادی است که از مدتی پیش آغاز شده و به نظر می رسد نتایج اولیه آن تا چند ماه آینده مشخص می شود.
این پژوهشگر ۴۱ ساله ایرانی که تحصیلات پزشکی عمومی خود را در سال ۷۵ در دانشگاه علوم پزشکی ایران و مقطع دکتری زیست شناسی را در سال ۸۱ در دانشگاه کلمبیا نیویورک به پایان برده، از حدود دو سال پیش به عنوان استادیار دانشکده پزشکی دانشگاه کیس وسترن رزرو فعالیت دارد و به دلیل تحقیقات بنیادی خود در چهار سال اخیر علاوه بر جایزه دانشمند جوان سال۲۰۰۴ جوایز علمی معتبر دیگری را نیز از جمله جایزه علمی Searle کسب کرده است.
ولدخان در سال ۲۰۰۴ جزو ۱۵ استادیار دانشگاه ها و موسسه تحقیقاتی در آمریکا بود که موفق به دریافت این جایزه ویژه استادیاران تازه کار شد.
کسب فلوشیپ RNA Society ، جایزه یادبود Peter Sajovic به تحقیقات برجسته بیولوژی دانشگاه کلمبیا و جایزه بین المللی رساله دکتری Horold weintraub در سال ۲۰۰۲ ، دریافت جایزه James Howard McGregor در سال ۱۹۹۸، دریافت فلوشیپ از دانشگاه کلمبیا در سال ۱۹۹۶ و کسب رتبه چهارم آزمون جامع علوم پایه پزشکی ایران در سال ۱۹۹۳ از دیگر افتخارات علمی این استاد جوان ایرانی است.

به نقل از روزنامه همشهری

http://setaregan.joshghan.ir/?p=7064