حوزة سلامت و پزشکی نیز مانند هر حوزة دیگری، روند توسعه‌ای خود را با پژوهش دربارة حل مسائل و ارتقای کیفیت بخش‌های مختلف خود مانند تشخیص و درمان، به‌طور پویا ادامه می‌دهد. این تلاش مرهون هم‌گرایی دیدگاه‌ها و تخصص دانشمندانی از حوزه‌های مختلف مانند ژنتیک، زیست‌شناسی مولکولی، فارماکولوژی، اپیدمیولوژی و کارآزمایی‌های بالینی است. ظهور فناوری‌های جدید و بهره‌گیری از تجهیزات پیشرفته، در کنار رویکردهای نوینی مانند هوش مصنوعی و پزشکی شخصی، این روند را تسریع میکند. در بررسی حوزه‌های مطرح تحقیقات پزشکی جهانی در سال 2024 در دو یادداشت پیشین، به چهار مورد از این حوزه‌ها شامل کشف نشانگرهای زیستی پیشرفته، بسترهای تحقیقاتی مشارکتی، توسعة داروهای جدید و نظارت پزشکی پرداختیم. در این شماره، نانوایمن‌سازی و آنالیز مولکولی را معرفی می‌کنیم.
نانوایمن‌سازی
نانوایمن‌سازی نشان‌دهندة رویکردی نوآورانه برای واکسیناسیون است که برای افزایش کارایی، ایمنی، و تحویل هدفمند ایمونوژن‌ها، از فناوری نانو استفاده میکند. با ترکیب مواد و ساختارهای نانومقیاس، این استراتژی واکسیناسیون پیشرفته، هدف غلبه بر چالش‌های مرتبط با فرمول‌های سنتی واکسن، ارائة پاسخ‌های ایمنی بهبود‌یافته و پیشرفت‌های بالقوه در پیشگیری و درمان بیماری‌های عفونی را دنبال میکند.
اجزای کلیدی نانوایمن‌سازی
o نانوحامل‌ها: نانوایمن‌سازی برای کپسوله‌سازی و تحویل اجزای واکسن، از نانوحامل‌های مختلفی مانند لیپوزوم‌ها، نانوذرات، و نانوژل‌ها استفاده میکند. این حامل‌ها از ایمونوژن محافظت میکنند، پایداری آن را افزایش می‌دهند و آزادسازی کنترل‌شده را تسهیل و قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض سیستم ایمنی را تضمین میکنند.
o ارائة آنتی‌ژن: نانوذرات را میتوان برای تقلید از پاتوژن‌ها مهندسی و آنتی‌ژن‌ها را به شیوه‌ای شبیه به عفونت‌های طبیعی ارائه کرد. این نمایش تقلیدی، فعال‌شدن پاسخ‌های ایمنی را افزایش می‌دهد و سبب ایجاد ایمنی قوی و طولانی‌مدت می‌شود.
o ادجوانت‌ها: نانوذرات به‌عنوان حامل‌های مؤثر برای ادجوانت ها عمل میکنند؛ موادی که پاسخ ایمنی به واکسن‌ها را تقویت میکنند. انتشار کنترل‌شدة ادجوانت‌ها از نانوحامل‌ها، می‌تواند تشخیص آنتی‌ژن‌ها توسط سیستم ایمنی را تقویت کند و به پاسخ ایمنی قوی‌تر و بادوام‌تر منجر شود.
o تحویل هدفمند: نانوایمن‌سازی امکان هدف‌گیری دقیق سلول‌ها و بافت‌های ایمنی را فراهم میکند. عملکردی کردن نانوذرات، برهم‌کنش‌های خاص با سلول‌های ایمنی را ممکن میسازد، تحویل آنتی‌ژن‌ها را به محل‌های مدنظر بهینه میکند و کارایی کلی فرایند واکسیناسیون را بهبود می‌بخشد.
کاربردهای نانوایمن‌سازی
o بیماری‌های عفونی: نانوایمن‌سازی نویدبخش پیشگیری از طیف وسیعی از بیماری‌های عفونی ازجمله عفونت‌های ویروسی و باکتریایی است. افزایش تحویل و ارائة آنتی‌ژن‌ها می‌تواند به پاسخ‌های ایمنی مؤثرتر منجر شود و در توسعة واکسن‌ها علیه پاتوژن‌های چالش‌برانگیز، پیشرفت‌های بالقوه‌ای را ارائه دهد.
o ایمونوتراپی سرطان: زمینة نانوایمن‌سازی به ایمونوتراپی سرطان گسترش می‌یابد. نانوذرات را میتوان برای حمل آنتی‌ژن‌های تومور و عوامل تعدیل‌کنندة ایمنی طراحی کرد و سیستم ایمنی را برای شناسایی و هدف قرار دادن سلول‌های سرطانی تحریک کرد. این رویکرد راه‌هایی را برای توسعة واکسن‌های سرطان شخصی و استراتژی‌های درمانی نوآورانه باز میکند.
o بیماری‌های خودایمنی: نانوایمن‌سازی کاربردهایی را در بیماری‌های خودایمنی نیز بررسی میکند. با تعدیل پاسخ‌های ایمنی از طریق تحویل هدفمند آنتی ژن‌ها، نانوذرات قابلیت ایجاد تحمل ایمنی را دارند و واکنش‌های ایمنی بیش از حد، مشخصة اختلالات خودایمنی را کاهش می‌دهند.
o آمادگی برای همه‌گیری: توسعة سریع و ماهیت سازگاری نانوایمن‌سازی، آن را به ابزاری ارزشمند برای آمادگی همه‌گیری تبدیل کرده است. انعطاف‌پذیری این پلتفرم امکان طراحی و استقرار سریع واکسن‌ها را در برابر تهدیدات عفونی نوظهور فراهم میکند و در پاسخ به بحران‌های بهداشت جهانی، مزیتی حیاتی ارائه می‌دهد.
چالش‌ها و ملاحظات
o ایمنی و زیست‌سازگاری: اطمینان از ایمنی و زیست‌سازگاری نانومواد مورد استفاده در واکسن‌ها، از ملاحظات حیاتی است. آزمایش و ارزیابی دقیق برای رسیدگی به نگرانی‌های مربوط به سمیت بالقوه و آثار طولانی‌مدت، ضروری است.
o استانداردسازی و مقررات: استانداردسازی فرایندهای تولید و ایجاد چهارچوب‌های نظارتی برای پذیرش گستردة نانوایمن‌سازی حیاتی است. دستورالعمل‌های واضح، سازگاری و کیفیت واکسن‌های نانوفرمول‌شده را تضمین و در عین حال، چالش‌های نظارتی مرتبط با فناوری‌های جدید را نیز بررسی میکنند.
o ایمنی‌زایی طولانی‌مدت: ارزیابی ایمنی‌زایی و دوام پاسخ‌های ایمنی درازمدت ناشی از واکسن‌های نانوفرمول‌شده، برای درک اثربخشی آن‌ها در طول زمان بسیار مهم است. مطالعات طولی برای ارزیابی مدت زمان حفاظت و نیازهای تقویت‌کنندة بالقوه، ضروری است.
نتیجه
نانوایمن‌سازی نشان‌دهندة نوعی پارادایم دگرگون‌کننده در استراتژی‌های واکسیناسیون است که دقت، تطبیق‌پذیری و کارایی بی‌سابقه‌ای ارائه می‌دهد. ازآنجاکه تحقیقات در فناوری نانو و ایمونولوژی هم‌گرا میشوند، تأثیر بالقوة نانوایمن‌سازی در سلامت جهانی قابل توجه است و پیشرفت‌های امیدوارکننده‌ای در پیشگیری از بیماری‌های عفونی، درمان سرطان‌ها و رسیدگی به شرایط خودایمنی دارد. بااین‌حال، تحقیقات مداوم، آزمایش‌های دقیق و نظارت دقیق بر استفاده از ظرفیت کامل این رویکرد انقلابی، برای ایمن‌سازی ضروری است.
• Immunyx Pharma، سازندة نانوذرات نوتروفیل هدفمند(TENN) : Immunyx Pharma نوعی استارتاپ مستقر در ایالات متحده، در ایجاد نانوذرات نوتروفیل هدفمند برای تعدیل ایمنی تخصص دارد. پلتفرم نوآورانة هدف‌گیری نوتروفیل‌های این شرکت برای اولویت‌بندی دُز دقیق نوتروفیل‌های فعال‌شده، به‌ویژه در بیماری‌های مزمن طراحی شده است. هنگامی که این نانوذرات در داخل بدن معرفی میشوند، قابلیت منحصربه‌فردی دارند که به‌طور خاص، نوتروفیل‌ها را، بدون ازبین‌بردن آن‌ها، تعدیل و در نتیجه، از نوتروپنی جلوگیری میکنند. با توجه به فراوانی و تحرک نوتروفیل‌ها، هدف‌گیری دقیق بسیار مهم است. فناوری Immunyx Pharma که با نام TENN (نانوذرات نوتروفیل هدفمند) شناخته می‌شود، با فراهمکردن زیستی گسترده، به این هدف دست می‌یابد.
علاوه بر این، این نانوذرات تحویل داروهای غلیظ به نوتروفیل‌ها را تسهیل و حداقل سمیت را تضمین میکنند. تطبیق‌پذیری این فناوری باعث می‌شود که آن، برای تعداد بی‌شماری از بیماری‌ها قابل استفاده باشد و به‌طور قابل توجهی، امکانات ارسال هدفمند دارو را ارتقا دهد. رویکرد پیش‌گامانة Immunyx Pharma نه‌تنها به چالش‌های مرتبط با بیماری‌های مزمن می‌پردازد، بلکه راه‌های جدیدی را برای تعدیل ایمنی هدفمند و دقیق باز میکند. Immunyx Pharma با بهره‌گیری از ویژگی‌های منحصربه‌فرد نوتروفیل‌ها و به‌کارگیری فناوری نانوذرات پیشرفته، در خط مقدم نوآوری در زمینة تعدیل ایمنی و دارورسانی هدفمند قرار گرفته است.
• Trained Therapeutix Discovery و توسعة نانوداروهای زیستی: Trained Therapeutix Discovery نوعی استارتاپ مستقر در هلند، متخصص در توسعة درمان‌های نانوبیولوژیکی است که سلول‌های پیش‌ساز مغز استخوان را برای تنظیم ایمنی آموزش‌دیده یا مهار التهاب هدف قرار می‌دهد. این نانوبیولوژیک‌ها که از بلوک‌های ساختمانی مولکولی بدن ساخته شده‌اند، به ترکیبات تنظیم‌کنندة ایمنی مجهزند. این استارتاپ با هدف قرار دادن عملکرد سلول‌های میلوئیدی، به بیماری‌هایی مانند سرطان و التهاب بیش از حد می‌پردازد که در شرایطی مانند شیوع کووید۱۹ دیده میشوند.
راه‌حل درمانی نانوبیولوژیکی که این استارتاپ ارائه کرده است، حافظة ذاتی ایمنی ناشی از قرار گرفتن در معرض الگوهای مولکولی مرتبط با میکروب را شناسایی میکند. این موضوع به درک عمیق‌تر مکانیسم‌های دفاعی انسان در برابر تهدیدات خارجی و داخلی کمک میکند. رویکرد نوآورانة Trained Therapeutix به درمان‌های نانوبیولوژیکی، دیدگاه جامع‌تری را دربارة تعدیل ایمنی به محققان پزشکی ارائه میکند و راه را برای پیشرفت‌ها در رسیدگی به بیماری‌ها و شرایط مختلف هموار میکند.
آنالیز مولکولی
آنالیز مولکولی رشتة جامعی در حوزة علوم زیستی است که برای تجزیه‌وتحلیل و تفسیر اطلاعات در سطح مولکولی، از روش‌های پیشرفته استفاده میکند. این مجموعه طیف متنوعی از روش‌ها و فناوری‌ها را در بر می‌گیرد که با هدف کشف پیچیدگی‌های سیستم‌های زیستی، از مطالعة تک‌تک مولکول‌ها تا تعاملات پیچیدة درون سلول‌ها و موجودات را شامل می‌شود. تجزیه‌وتحلیل مولکولی در حوزه‌های مختلف علمی، از جمله ژنومیکس، پروتئومیکس، متابولومیکس، و زیست‌شناسی سامانه‌ها، نقش محوری ایفا میکند و به درک عمیق‌تر سلامت، بیماری و مکانیسم‌های اساسی حیات کمک میکند.
اجزای اصلی آنالیز مولکولی
o آنالیز ژنومی: آنالیز مولکولی ژنومی شامل مطالعة مجموعة کامل دی‌ان‌ای موجود زنده است که شامل شناسایی ژن‌ها، تغییرات و عناصر عملکردی می‌شود. روش‌هایی مانند توالی‌یابی نسل بعدی ، آنالیز ژنومی با توان بالا را امکان‌پذیر و کاوش اطلاعات ژنتیکی را در مقیاس جهانی تسهیل میکند.
o آنالیز پروتئومی: تجزیه‌وتحلیل مولکولی پروتئومی بر مطالعة پروتئین‌ها، ساختارها، عملکردها، و برهم‌کنش‌های آن‌ها در سیستم‌های بیولوژیکی تمرکز دارد. طیف‌سنجی جرمی، الکتروفورز ژل دوبعدی و ریزآرایه‌های پروتئینی از فناوری‌هایی هستند که برای مشخص‌کردن پروتئوم استفاده میشوند و فرایندهای سلولی و مسیرهای سیگنال‌دهی را آشکار میکنند.
o آنالیز متابولومیک: تجزیه‌وتحلیل مولکولی متابولومیک شامل مطالعة نظام‌مند مولکول‌های کوچک یا متابولیت‌ها در سلول‌ها، بافت‌ها یا مایعات بیولوژیکی است. طیف‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته‌ای و طیف‌سنجی جرمی روش‌هایی هستند که معمولاً برای مشخصات و کمیت‌سازی متابولیت‌ها استفاده میشوند و بینش‌هایی را دربارة متابولیسم سلولی و حالات فیزیولوژیکی ارائه می‌دهند.
o آنالیز ترانسکریپتومیک: آنالیز مولکولی ترانسکریپتومیک مجموعة کامل رونوشت‌های RNA را در یک سلول یا بافت بررسی و الگوهای بیان ژن را آشکار میکند. فناوری ریزآرایه و توالی‌یابی RNA (RNA-Seq) ابزارهای قدرتمندی در تجزیه‌وتحلیل رونویسی هستند که به محققان امکان می‌دهند پروفایل‌های بیان ژن و شبکه‌های تنظیمی را کشف کنند.
o زیست‌شناسی سامانه‌ها: آنالیز مولکولی به زیست‌شناسی سامانه‌ها کمک میکند؛ رویکردی بین‌رشته‌ای که داده‌ها را از سطوح مختلف مولکولی برای مدل‌سازی و درک سیستم‌های پیچیده بیولوژیکی ادغام میکند. ابزارهای محاسباتی و مدل‌های ریاضی برای تجزیه‌وتحلیل مجموعه داده‌های بزرگ و پیش‌بینی رفتار شبکه‌های بیولوژیکی استفاده می‌شود.
کاربردهای آنالیز مولکولی
o تشخیص بیماری و کشف نشانگر زیستی: آنالیز مولکولی با شناسایی علائم مولکولی مرتبط با شرایط خاص، در تشخیص بیماری نقش مهمی ایفا میکند. علاوه بر این، به کشف نشانگرهای زیستی، تشخیص زودهنگام، و نظارت بر بیماری‌ها کمک میکند.
o کشف و توسعة دارو: در کشف دارو، آنالیز مولکولی شناسایی اهداف دارویی بالقوه را راهنمایی، کارایی دارو را ارزیابی، و بهینه‌سازی ترکیبات درمانی را تسهیل میکند. آنالیز مسیرهای مولکولی درک مکانیسم‌های دارویی را بهبود می‌بخشد.
o پزشکی شخصی: آنالیز مولکولی با مشخص‌کردن تغییرات فردی در سطح مولکولی به توسعة پزشکی شخصی کمک میکند. این امکان، انتخاب استراتژی‌های درمانی متناسب با مشخصات ژنتیکی و مولکولی منحصربه‌فرد بیمار را فراهم میکند.
o علوم زیست محیطی و کشاورزی: تجزیه‌وتحلیل مولکولی کاربردهای خود را به علوم محیطی و کشاورزی گسترش می‌دهد؛ جایی که به مطالعة جوامع میکروبی، نظارت بر آلاینده‌های محیطی و بهینه‌سازی عملکرد محصول از طریق بینش‌های سطح مولکولی کمک میکند.
چالش‌ها و مسیرهای آینده
o کلان‌داده و یکپارچه‌سازی داده‌ها: تولید داده‌های مولکولی در مقیاس بزرگ چالش‌هایی را در زمینة ذخیره‌سازی، پردازش، و یکپارچه‌سازی داده‌ها ایجاد میکند. رویکردهای محاسباتی پیشرفته برای مدیریت و استخراج بینش معنی‌دار، از مجموعه‌داده‌های پیچیدة ضروری هستند.
o استانداردسازی و تکرارپذیری: استانداردسازی پروتکل‌های آزمایشی و اطمینان از تکرارپذیری نتایج، چالش‌های حیاتی در آنالیز مولکولی است. تلاش برای استانداردسازی و کنترل کیفیت به‌منظور افزایش قابلیت اطمینان داده‌های مولکولی، حیاتی است.
o ملاحظات اخلاقی: با افزایش قابلیت‌های تجزیه‌وتحلیل مولکولی، ملاحظات اخلاقی مربوط به حریم خصوصی داده‌ها، رضایت، و استفادة مسئولانه از اطلاعات ژنتیکی بسیار مهم می‌شود. ایجاد تعادل بین نوآوری و دستورالعمل‌های اخلاقی بسیار مهم است.
نتیجه
آنالیز مولکولی در خط مقدم اکتشافات علمی قرار دارد و برای رمزگشایی پیچیدگی‌های زیست‌شناسی مولکولی، ابزار قدرتمندی ارائه میکند. همان‌طور که فناوری‌ها به تکامل خود ادامه می‌دهند و همکاری‌های بین‌رشته‌ای شکوفا میشوند، بدون شک، آنالیز مولکولی نقشی اساسی در شکل‌دادن به آیندة اکتشافات علمی، مراقبت‌های بهداشتی و درک ما از زیربنای مولکولی حیات خواهد داشت.
• Deep Breath Intelligence، ارائه‌دهندة آنالیز تنفس: Deep Breath Intelligence نوعی استارتاپ مستقر در سوئیس، در پیشرفت‌های سلامت از طریق آنالیز تنفس تخصص دارد. راه‌حل ابتکاری آن‌ها طیف‌سنجی جرمی با وضوح بالا را با روش‌های پیشرفتة یادگیری ماشینی برای تجزیه‌وتحلیل جامع تنفس ادغام میکند. تست تنفسی شاخص DBI-EPI این استارتاپ، برای تخمین غلظت داروهای خونی اسید والپروئیک (VPA) از بازدم ساده استفاده میکند و برای تصمیم‌گیری‌های درمان صرع، بینش‌های ارزشمندی را ارائه میکند.
با شناسایی ترکیبات آلی فرار (VOCs) در بازدم، این تجزیه‌وتحلیل روشی غیرتهاجمی برای به‌دست‌آوردن بینش دربارة وضعیت متابولیک فرد ارائه می‌دهد. این رویکرد به‌مثابة منبع ارزشمندی از اطلاعات دربارة وضعیت سلامتی و بالینی فرد عمل میکند.
تجزیه‌وتحلیل تنفس بی‌درنگ VOC به کمک Deep Breath Intelligence همراه با یادگیری ماشینی، دقت پزشکی شخصی و تشخیص‌های غیرتهاجمی را افزایش می‌دهد و به ارتقای سلامت، به‌ویژه در زمینه‌های درمان صرع و سلامت متابولیک، کمک میکند.
• Pixelgen Technologies، توسعه‌دهندة پروتئومیکس فضایی: Pixelgen Technologies نوعی استارتاپ مستقر در سوئد، متخصص در فناوری پیکسل‌سازی مولکولی است و بررسی دقیق پروتئین‌های سطح سلول و روابط فضایی آن‌ها را ارائه می‌دهد. کیت Pixelgen Single Cell Spatial Proteomics، محصولی کلیدی از زمان راه‌اندازی، بینش‌های ارزشمندی را دربارة قطبش فضایی و هم‌محلی‌سازی پروتئین‌ها در سطوح سلولی، در سه بعد ارائه می‌دهد. MPX، به‌کارگرفته‌شده توسط Pixelgen Technologies، فنوتیپ عمیق سلول‌های ایمنی را تسهیل و نقشه‌های پروتئین سطح سلولی با وضوح بالا را تولید میکند.
استفاده از آنتی‌بادی‌های مونوکلونال برچسب‌گذاری‌شده با دی‌ان‌ای، سطح بالایی از آنالیز ترکیبی را تضمین میکند که به‌طور یکپارچه، از بازخوانی داده‌های آنالوگ به دیجیتال منتقل می‌شود. این فناوری نوآورانه به‌طور قابل توجهی درک ما را از زیست‌شناسی سلولی افزایش می‌دهد و توسعة درمان‌های جدید را سرعت می‌بخشد. Pixelgen Technologies در خط مقدم پیشرفت روش‌های تجزیه‌وتحلیل مولکولی است که به پیشرفت تحقیقات در زیست‌شناسی سلولی و فرایند توسعة دارویی کمک میکند.
در این شماره، دو حوزة دیگر از ده حوزة مطرح تحقیقات پزشکی جهانی در سال 2024 را بررسی کردیم. در شماره‌های آینده، به حوزه‌های دیگر می‌پردازیم.
تهیه‌و‌تنظیم: دکتر سیدعلی معبودی
