ویروس هایی با شکل گل آفتاب گردان/ درمان نوین عفونت های باکتریایی 

کشف دانشمندان ایرانی

به گزارش خبرگزاری آرسل به نقل از سای تک دیلی محققان دانشگاه مک مستر «امید شکری» «فرسته بیات» «توحید دیدار» و «زینب حسین دوست» که معمولاً در حین ساخت اسلایدها با ویروس های باکتری خوار کار می کنند. آنها با نگاهی به یک میکروسکوپ قدرتمند به کشف قابل توجهی دست یافتند.

در تلاش برای مشاهده نمونه های زنده باکتریوفاژها (ویروس های باکتری خوار) که به طور غیررسمی به عنوان «فاژ» شناخته می شوند در زیر میکروسکوپ الکترونی آنها را به شکل سه بعدی شبیه گل آفتابگردان اما عرض آن ها تنها دو دهم اینچ شگفت زده کردند. میلی متر حذف شده است.

این دانشمندان دریافتند که طبیعت همان ساختارهایی را ایجاد کرده است که متخصصان در این زمینه چندین دهه سعی در ایجاد مصنوعی آن داشتند. این سازه ها 100 برابر کارآمدتر از فاژهای نامرتبط در یافتن اهداف باکتریایی گریزان بودند. به گفته محققان توانایی ایجاد چنین ساختارهایی امکان تشخیص و درمان بسیاری از بیماری ها را با استفاده از مواد و فرآیندهای طبیعی باز می کند.

یک کشف دلپذیر از کارهای معمول آزمایشگاهی

این گروه از محققان ایرانی به جای قرار دادن فاژهای نمونه در معرض فرآیندهای آماده سازی معمولی شامل گرما یا حلال هایی که ویروس ها را می کشند تصمیم گرفتند آنها را با دی اکسید کربن پرفشار درمان کنند.

اگرچه محققان به دیدن شاهکارهای شگفت انگیز این ویروس های میکروسکوپی عادت کرده اند اما پس از درمان از اینکه فاژها به شکل های پیچیده طبیعی و بسیار مفیدی جمع شدند شگفت زده تر شدند.

آنها می گویند که ما می خواستیم ساختار این ویروس های مفید را حفظ کنیم که یک چالش فنی دشوار بود که در تلاش بودیم بر آن غلبه کنیم. چیزی که ما به دست آوردیم این ساختار شگفت انگیزی بود که توسط طبیعت ایجاد شد.

با استفاده از امکانات موجود در مرکز کانادایی میکروسکوپ الکترونی در دانشگاه مک مستر محققان تصاویری از این ساختارها را ثبت کرده و روند طی دو سال گذشته را توصیف کرده اند و نشان می دهند که چگونه ساختارهای جدید می توانند اهداف بسیار مفیدی در علم و پزشکی داشته باشند.

کشف تصادفی

«توحید دیدار» یکی از مجریان این پژوهش که مهندس مکانیک و دارای کرسی تحقیقاتی کانادا در زمینه نانو زیست مواد است گفت: این یک کشف تصادفی بود زمانی که آنها را از فشار بالا خارج کردیم. اتاق و این گل های زیبا را دیدیم ما کاملاً بودیم دو سال طول کشید تا بفهمیم چرا و چگونه این اتفاق افتاد و دری را برای ایجاد ساختارهای مشابه با سایر مواد مبتنی بر پروتئین باز کرد.

یکی دیگر از کاشفان این ساختار «زینب حسین دوست» مهندس شیمی و زیست پزشکی و کرسی تحقیقاتی کانادایی در مهندسی زیست باکتریوفاژ است. در سال های اخیر محققان آزمایشگاه او پیشرفت چشمگیری داشته اند. با وادار کردن ویروس های مفید برای اتصال به یکدیگر مانند بافت میکروسکوپی زنده و تشکیل ژلی که حتی با چشم غیرمسلح نیز قابل مشاهده است چشم انداز جدیدی را برای استفاده از آن ها – به ویژه در تشخیص و مبارزه با عفونت ها باز کرده اند.

با این حال قبل از این کشف جدیدتر نمی توان به ماده شکل و عمقی داد که اکنون از طریق چین و چروک ها برجستگی ها و شکاف های ساختار گل مانند قابل مشاهده است.

حسین دوست می گوید: «این واقعاً از طبیعت الهام گرفته شده است. چنین ساختارهای زیبا و فرفری در همه جای طبیعت وجود دارد. خواص مکانیکی نوری و بیولوژیکی این گونه سازه ها مهندسان را برای دهه ها برانگیخته است تا به طور مصنوعی چنین سازه هایی را ایجاد کنند به این امید که خواص مشابهی از آنها به دست آورند.

اکنون که دانشمندان چنین انتقالی را انجام داده اند و این فرآیند را با موفقیت تکرار کرده اند از کارایی جمعی که فاژها با پیوستن به یکدیگر و گرفتن چنین اشکالی به دست می آورند شگفت زده شده اند و در حال بررسی راه هایی برای بهره برداری از خواص مشابه هستند.

ساختارهای فاژ متخلخل و گل مانند در یافتن اهداف پراکنده حتی در محیط های پیچیده 100 برابر بهتر از همتایان غیرمرتبط خود هستند واقعیتی که محققان توانستند با ترکیب آنها با DNAزیم توسعه یافته توسط همکاران در تحقیقات بیماری های عفونی نشان دهند. نشان دادند که از برج های خنک کننده تجاری از ساختارهای بلوم مانند برای تشخیص غلظت کم باکتری لژیونلا در آب دریافتی استفاده کردند.

باکتریوفاژها به عنوان درمان هایی برای انواع عفونت ها دوباره ظهور می کنند زیرا می توان آنها را طوری برنامه ریزی کرد که باکتری های خاصی را هدف قرار دهند و در عین حال تحت تأثیر دیگران قرار نگیرند.

کار در این زمینه پس از معرفی پنی سیلین در اواسط قرن گذشته کمرنگ شد اما با ادامه مقاومت ضد میکروبی برای کاهش اثربخشی آنتی بیوتیک های موجود مهندسان و دانشمندان از جمله محققان ایرانی مک مستر توجه خود را به فاژها معطوف کرده اند.

کشف مکانیسم تشکیل آنها به شکل لجن می تواند از خواص شگفت انگیز آنها نه تنها برای یافتن و کشتن باکتری های هدف بلکه به عنوان داربستی برای سایر میکروارگانیسم ها و مواد مفید استفاده کند.

حسین دوست گفت: طبیعت بسیار قدرتمند و بسیار باهوش است و به عنوان مهندس وظیفه ما این است که نحوه عملکرد طبیعت را شناسایی کنیم تا بتوانیم چنین مکانیسم هایی را مهار و استفاده کنیم. امکانات و قابلیت های این اکتشافات بی پایان است زیرا ما اکنون از بیولوژیک استفاده می کنیم. من می توانم ساختار ایجاد کنم.

نتایج این تحقیق در مجله Advanced Functional Materials منتشر شده است.