تراشه هاى زیستى

0
1292

 آشکار ساختن ساختار ژنتیک و کشف منشاء استیکى که جلوى ما گذاشته اند تا نوش جان کنیم…اتحاد الکترونیک و بیولوژى مى تواند حیطه هاى متنوعى چون پزشکى، علوم تغذیه، یا علوم دفاعى را دستخوش انقلاب سازد. سرعت پیشرفت ما آنچنان زیاد است که خطر زیر پا گذاشتن اخلاقیات واقعاً وجود دارد.

گرى هوپر عضو انجمن بیوتکنولوژى که کارهاى میلیون دلارى برعهده دارد، با صداى خشن، عینک کوچک هیئت کالین پاول خطاب به همکارانش که همگى مثل او قدشان حدود دو متر است، مى گوید: «بچه ها، بجنبید! اگر این کار را نکنیم، چینى ها جاى ما خواهند کرد!» این خطر را وجود یک مشت از صاحبان صنایع داروسازى که سخنرانى هاى رمزى و در لفافه شان مدت ها به درازا مى کشد، به خوبى نشان مى دهد. بر روى صندلى هاى این سالن که در سال هاى پایانى سده پیش در میدان اتحاد واقع در قلب سانفرانسیسکو ساخته شد، در پشت پرده هاى سنگین و به رنگ قرمز آتشین آن، این مردان پنجاه، شصت ساله به ناگهان از اندیشه آهسته تر کردن سرعت پیشرفت تراشه هاى زیستى به خشم مى آیند. اینجا صحبت از سیلیسیم _ همان ماده اى که سیم هاى تلفن نیز از آن ساخته مى شوند _ است که یک رشته DNA (یا رمز حیات) بر روى آن قرار داده مى شود. تراشه اى که بزرگ تر از نصف یک دانه شکر نیست قادر به کارهایى است _ از پزشکى تا کشاورزى و علوم زیبایى _ که دیوانه کننده اند.

این مجموعه سحرآمیز، آمیزه اى از بیولوژى و الکترونیک، درصدد زیر و رو کردن آن چیزى است که بیوتکنولوژى خوانده مى شود. علمى که قرار است انقلابى در زندگى ما پدید آورد … ولى چگونه؟ چیز زیادى نمى دانیم. با این حال، ماتما کالیکورا تحلیلگر موسسه «فراست و سالیوان» مطمئن است که تا ده سال دیگر این ابتکار بازارى بزرگ تر از ۱۰ میلیارد دلار را به روى ما خواهد گشود. گام هاى اولیه صنایعى چون هیولت _ پاکارد، موتورولا و آى بى ام تنها آغاز این راه است.

در واقع این اندیشه چندان جدید نیست. تراشه هاى زیستى در واقع حاصل ازدواج (که مسلماً قدرى دیرهنگام بود) دو کشف قدیمى است که بیش از ۵۰ سال عمر دارند. کارهاى جیمز واتسون و فرانسیس کریک _ برندگان جایزه نوبل در رشته فیزیک در سال ۱۹۶۲ _ در حقیقت به سال ۱۹۵۳ بازمى گردد. در این سال دو پژوهشگر مولکول DNA (که تعیین کننده وراثت ژنتیک هستند) را کشف کردند. مولکول DNA تشکیل شده از دو رشته که ساختمانى مى سازند که بر روى خویش مى پیچد و هر یک از این دو رشته قرینه آن دیگرى است. در همین زمان تراشه الکترونیک که توسط رادیوسازان در ساختمان ترانزیستورها به کار مى رفت، براى نخستین بار ساخته شد. تنها کارى که باقى مانده بود، ازدواج فرخنده این دو پدیده نوین بود و استفن فودور، زیست شناس از دانشگاه پرینستون، این کار را انجام داد. اندیشه وى بسیار ساده بود: از آنجا که هر رشته DNA از یک ردیف رمز تشکیل شده که با دوقلوى خویش به صورتى کاملاً قرینه یکى مى شود لذا کافى است که یک رشته تنها را بر روى تراشه اى قرار دهیم، در این صورت به محض مواجه شدن آن با دوقلویش صدور یک پیام فلورسانت را تحریم خواهد کرد که سپس کامپیوتر مى تواند آن را دریافت کند. این تمام جادوى ازدواج فرخنده تکنولوژى هاست: تبدیل یک واکنش زیستى به سیگنال الکترونیک. این اندیشه فى البداهه بسیار جالب بود و بار دیگر در سال هاى دهه ،۱۹۹۰ زمانى که «پروژه ژنوم انسان» براى یافتن ژنوم کامل انسان به اوج رسید، مطرح شد. از آن زمان هیچ رازى در اینکه تراشه معجزه خواهد کرد، نبود…

نقشه ژنتیک شما فقط به قیمت ۳۰۰ دلار

در ابتدا این واقعیت به ویژه براى جهان پزشکى شگفتى آور بود که با استفاده از چنین ابزارى مى توان تشخیص ها را بدون اشتباه و به نحوى بى سابقه داد. دپارتمان زیست شناسى مولکولى در دانشگاه دوک (کارولیناى شمالى) در این میان به موفقیت هایى نائل شد. یکى از پروفسورها، تحقیقاتى را بر روى بیمارى که مشکوک به ابتلا به سرطان بود، انجام داد. نمونه خونى که به کمک یک تراشه زیستى از بیمار گرفته شد، این امکان را داد که ظرف کمتر از ده دقیقه ساختمان ژنتیک بیمار به دست آید و پزشک بلافاصله توانست تصمیم بگیرد که از چه درمانى استفاده کند. جلوگیرى از اتلاف وقت که در اینجا بى اندازه ارزشمند است. هنوز هم پس از گذشت پنج سال از آن رویداد مهم، چنین تشخیصى مى تواند یک آزمایشگاه کامل را به مدت چندین روز به تکاپو اندازد. بازار جدیدى متولد شده: تاکنون چندین موسسه پیشنهاد کرده اند که نقشه ژنتیک آدم ها را به ۳۰۰ تا ۵۰۰ دلار در اختیارشان قرار دهند. موسسه ایسلندى DeCode Genetics در یخچال هایش ژن هاى حدود بیست بیمارى مهم، از جمله شیزوفرنى را در اختیار دارد. در فرانسه انستیتو BioMe ,rieux روى سرطان کار مى کند.

تراشه هاى زیستى که خود را با بیمارى ها و درمان آنها شناسانده اند، مى توانند به علاوه خطرناک نیز باشند، چه امروز ژن هایى که نماینده بیمارى هایى هستند، شناخته شده اند. شرکت AFFymetrix در کالیفرنیا، جزء نخستین موسساتى بوده که تراشه هاى زیستى را پذیرفت و اکنون بدین کار مشغول است. یکى از کارکنان این شرکت مى گوید: «تراشه هاى ما براى کنترل کردن ترکیب مواد غذایى اند، در واقع براى آنکه ببینیم غذاى روبه روى ما که گوشت گاو یا ماهى معرفى مى شود، همان است که از آن انتظار داریم.» براى انجام این پروژه شرکت مذکور نیاز به حمایت جامعه آمریکا دارد و شریک فرانسوى اش BioMe ,rieux نیز یکى یکى ژن هایى را که بازسازى مى کند در اختیار آن قرار مى دهد و چه بازارى! این ابزار بسیار کوچک معجزه گر قادر است تا ۳۰ نوع گوناگون مهره داران را شناسایى کند. حتى مى تواند حیوانات را براساس جنس (پستانداران، پرندگان و ماهى ها) یا نوع (ماکیان، گوسفند، خوک، کبک، ماهى قزل آلا) شناسایى کند و حتى از میان جوندگان موش را تشخیص دهد. دانشمندان فکر همه چیز را کرده اند!

ولى قضیه به اینجا ختم نمى شود: تراشه هاى زیستى از گذشته حیوان نیز ما را آگاه مى کند. طبق قوانین فرانسه و اروپا غذایى که به چهارپایان داده مى شود، نباید منشاء حیوانى داشته باشد. توماس اشلوم برگر رئیس شرکت با فرانسه شکسته بسته اى مى گوید: «شما در فرانسه وقتى که صحبت از گاو مى کنید، به دادن این عنوان به حیوان مطمئنید.» با استفاده از این تکنولوژى مى توان از یک دانه برنج پى برد که چه نوع کود شیمیایى به آن داده اند و اینکه تحت تغییر و تبدیلات ژنتیکى قرار گرفته یا خیر … یک کین واقعى. جنگ اطلاعات زیست شناسى آغاز شده است.

پارک منلو در حومه پالوآلتو راهروى ورودى با کپى تابلوى «مطالعه رنگ ها» اثر کاندینسکى (۱۹۱۳) تزئین شده اند. پژوهشگران باذوقند، آیا به همین اندازه بااستعداد نیز هستند؟ این موسسه که در سال ۱۹۹۷ از سوى شیمى دان آلکس زافارونى (مجله Forbes را به یاد قهرمان فقید اسکاتلندى، جیم کلارک بیوتکنولوژى نام نهاده) بنیانگذارى شده به کاربرد به کلى جدیدى از تراشه هاى زیستى مى پردازد: ردیابى اشیا. اوگوست مورتى ۵۰ ساله که اصلاً نیویورکى است و بیش از نیمى از عمرش را در بخش زیست شناسى گذرانده اکنون به فروش تراشه هاى زیستى سنتى _ که در واقع فعالیت اصلى موسسه را تشکیل مى دهد – مشغول است. این بار او فکر مى کند، کسب و کار خوبى خواهد داشت. به تازگى یکى از مارک هاى بسیار شیک و گرانقیمت به وى مراجعه کرده و از نمونه هاى تقلیدى کیف هاى چرمى اش که از چرم نژاد خاصى از گاوهاست، شاکى است باید دید کیف هاى چرمى تقلیدى در رمز ژنتیک چه تفاوت کم وبیش اندکى با چرم اصیل دارند. مورتى تنها یک کار جزیى مى کند. وى «اثر انگشت» چرم اخیر را بر روى یک تراشه زیستى قرار مى دهد و هر بار که کیف هاى وارداتى سوءظن مأمور گمرک را برمى انگیزند، کافى است «اثر انگشت» آنها با آنچه که به عنوان نمونه موجود است مقایسه شود.

بخش خصوصى تنها کسانى نیستند که در این میان منتفع مى شوند، بلکه دولت نیز مى تواند از ثمرات این تکنولوژى بهره مند شود. بر روى تپه ماهورهاى پوشیده از درختان انگور در کالیفرنیا هزاران نفر از پژوهشگران در آزمایشگاه لارنس لیومور که در سال ۱۹۵۲ به بزرگداشت مخترع سیکلوترون به نام وى نامیده شد، مشغول کارند. در سالن هاى فوق سرى این آزمایشگاه _ که حتى مشاهده آنها توسط افراد خارج از آزمایشگاه مستلزم داشتن اجازه کتبى مقامات است _ پژوهشگران بر روى روش هاى مقابله با میکروب سیاه زخم مطالعه مى کنند. این پودر که مقامات و کنگره را در آمریکا پس از ۱۱ سپتامبر سال ۲۰۰۱ اینچنین وحشت زده کرده، در واقع چیزى جز یک آنزیم نیست. با این حال به برکت وجود و ساخت تراشه هاى زیستى مناسب به راحتى مى توان آن را شناسایى کرد.

اما کار به اینجا ختم نمى شود. در پایان سال ۲۰۰۳ پنتاگون اعتبارى به مبلغ بیش از ۲ میلیون دلار را در اختیار گروهى در دانشگاه ویرجینیا قرار داد که از جمله گیرنده هاى بسیار کوچکى را بر روى پوست سربازان داوطلب پیش از آغاز جنگ پیوند زند. این ترموستات هاى واقعى سلامتى سربازان، علاوه بر اندازه گیرى میزان آنتى کر (ضد باکترى یا سموم) بدن آنها این امکان را نیز به وجود مى آورد که به صورت شناسنامه هاى ژنتیکى آنها عمل کنند. این کمک ذى قیمتى به جراحانى است که ناچارند سربازان را در همان حالت بیهوشى و بى خبرى تحت عمل جراحى قرار دهند. کاربردهاى دیگرى که براى این وسیله ارزشمند متصور است، از این قرارند: سربازانى که در بیابان گم مى شوند و به واحه اى مى رسند، مى توانند تراشه را در تماس با آب قرار دهند و دریابند که آب آلوده (مثلاً بقایاى ناقلان ویروس سرخک) است یا خیر. علاوه بر میدان هاى نبرد، تراشه هاى زیستى کاربردهایى نیز در فضا دارند.

ناسا که یکى از شرکاى برنامه دانشگاه ویرجینیاست، درصدد است فضانوردان خویش را مجهز به چنین تراشه هایى سازد که بتواند از هیوستون سطح قند خون فضانوردان در مأموریت را اندازه گیرى کند. در کاپ کاناورال تاکید مى شود: «این برنامه را با میل و علاقه دنبال مى کنیم. همه اینها چراغ سبزى است براى تولید انبوه تراشه هاى زیستى.»

در ورودى AFFymetrix که در ۲۰ کیلومترى سمت کالیفرنیا قرار دارد، نوشته اى از طلا _ که یادآور دوران هجوم براى یافتن رگه هاى طلا در زمان هاى گذشته است _ ما را باخبر مى سازد که ده سال از ساختن آن گذشته است. ولى گویى اینجا آغاز و پایان جهان است. براى آنکه به این عمل ضدعفونى شده و عارى از میکروب پا گذارید، مدیر آنجا براد کریگر از شما مى خواهد که وارد سالنى شوید که همزمان سى تایى هواکش بسیار کوچک شما را تحت بمباران هواى تصفیه و فرآورى شده قرار مى دهند. تنها چیزهایى که مى توانید با خود داشته باشید، عبارتند از یک کوله پژوهش بر دوش، یک چراغ قوه، شماره تلفن هاى اشخاصى که در موارد ضرورى مى توانید با آنها تماس بگیرید و صحنه هاى تماشایى از اینجا آغاز مى شوند.

جنگ قیمت ها در پیش است

جالب ترین قسمت داستان در سالنى اتفاق مى افتد که بسیار تحت نظر است. در اینجا یخچال هاى بزرگى قرار دارند که تورهایى از آن حفاظت مى کنند. در داخل این گاوصندوق هاست که موسسه ردیاب هایى از جنس DNA خود را ذخیره کرده است. رشته هاى تکى DNA وجود دارند که سطح گلوکز را تعیین مى کنند. نوعى سفارش کارکنان سفارش هزاران DNA از مشتریان دریافت مى کنند که آنها را به کمک روبوت ها بر روى صفحات شیشه اى رشته بسیار کوچک نگهدارى مى نمایند. این تراشه هاى زیستى که هرکدام یک در یک سانتیمتر ابعاد دارند، مى توانند چندین هزار ردیاب را در خود داشته باشند.

یک بازار واقعى که جاى خود را در بورس هم باز کرده است: افى متریکس سالانه چندین صد هزار تراشه مى فروشد. استیوم لومباردى یکى از اعضاى گروه، در حالى که تراشه اى به ابعاد دو سانتیمتر را بین انگشتان اشاره و شست خویش نگه داشته بر روى صندلى راحتى اش نشسته و در صورتش احساس رضایت یک کهنه کار به خوبى دیده مى شود. وى در گذشته به صورت دستى و با پیپت تشخیص هایش را صورت مى داد. ولى امروز کار به روشى بسیار پیشرفته صورت مى گیرد، موسسه اى که مشغول کار است شبانه روز ۲۴ ساعت و در هفت روز هفته فعالیت مى کند. «ما کم کم داریم به صورت اینتل این صنعت در مى آییم: تراشه هاى ما در انبوهى از تکنولوژى در آینده دیگر به چشم نخواهند آمد.»

با این حال افى متریکس ناچار به مبارزه کردن است چرا که کالیفرنیا در این میان تنها نیست. دیگرانى هستند که به سرعت پیش مى روند. مثلاً در فرانسه داباگ در قطب ژن اورى (اسون) در آغاز راه است. در چین چندین صد پروژه که در ابتدا با تزریق ده ها میلیون دلار از سوى دولت کار خود را شروع کردند، اکنون اندک اندک مستقل مى شوند. علاوه بر این ما شرکت هاى بزرگى چون جنرال الکتریک، موتورولا، آى بى ام، ابزارهاى تگزاس، کورنینگ، هیتاچى- که در ساخت «مرکز حیاتى» عظیم هنگ کنگ مشارکت دارد و حتى فیلیپس هم گام در این راه گذاشته اند- همه اینها آماده وارد شدن در بازارند.

سرسخت ترین آنها Agilent نام دارد. این موسسه واقع در پالوآلتو جایگاه دوم را در این بخش به خود اختصاص داده است. دارین سولومون معاون رئیس موسسه مى گوید: «ما سال گذشته ۱۵درصد رشد را به ثبت رساندیم.» در واقع این موسسه متکى به هیولت پاکارد است. (هیولت پاکارد پیش از استقلال آن را به وجود آورد) که با ۱۴۲۰۰۰ کارمند داراى قدرت واقعى است Agilent که سالانه بیش از یک میلیارد دلار خرج تحقیقاتش مى کند، امروز آزمایشگاه کاملى را بر روى یک تراشه به بازار آورده که ۲۰ هزار ژن در آن جاى دارد. تازه واردى که میدان نبرد را- که شرط ضرورى موفقیتش است- داوطلبانه و بدون برخوردار شدن از امتیازات پذیرش صلح ترک گوید، چیزى نصیبش نمى شود. تراشه ها هنوز گرانند و گاه تا چندین ده دلار قیمت دارند. افى متریکس براساس آمار و ارقام افتخار مى کند که از سال ۱۹۹۶ قیمت ها را بسیار پایین آورده، در آن سال قیمت یک تراشه فراتر از ۲۰۰ دلار بوده گرچه هنوز هم براى فروش به عموم مردم قدرى گران است. براى پایین آوردن قیمت هیچ راهى بهتر از تغییر روش تولید نیست. تولید کننده آمریکایى فیبرهاى نورى- کورینگ ماده اى از شیشه ساخته که داراى هزاران حفره بسیار کوچک است که ردیاب هاى DNA در داخل آنها جاى مى گیرند. به گفته شرکت مذکور، با این ماده جدید در هر دقیقه بیشتر از سابق مى توان تراشه تولید کرد و بدین ترتیب هزینه هاى تولید را کاهش داد.

تب جمع آورى و ثبت اطلاعات

حتى در شرایط ارزانى، مشکلات دیگرى در پیش پاى تراشه هاى زیستى قرار دارند، چه رشته هاى DNA مسائل و موضوعات بسیار جدى پیرامون اخلاقیات را به پیش مى کشند. اولین آنها برملا کردن، مثل دستکارى اطلاعات محرمانه خصوصى است. چگونه مى توان این بانک هاى عظیم اطلاعاتى را که هزاران اطلاعات راجع به تنوع ژنتیک را گرد آورده اند، کنترل کرد؟ در انگلستان بیوبانک این کشور نمونه هایى از DNA 500 هزار داوطلب را جمع آورى کرده است. آیا روزى سناریوى فیلم آمریکایى «خوش آمدید به گاتاکا» که در آن اوما تورمن عاشق اتان هاوک به وى کمک مى کند تا از چنگال یک دولت پلیسى که در آن موفقیت نه از کار یا دانش بلکه از رمز DNA افراد حاصل مى شد بگریزد، به واقعیت نخواهد پیوست؟ این تب حتى به کانادا نیز راه یافته، در اینجا هشت ماه است که پروژه غول آساى کارتاژن مشغول جمع آورى و ثبت اطلاعات مربوط به بیمارى هاست، اطلاعاتى که به آسانى در اختیار بخش خصوصى قرار گیرد و اما استونى، دو سال است که سرسختانه سیاست فناورى پیشرفته را در پیش گرفته و این اندیشه جاه طلبانه را در سر دارد که اطلاعات ژنتیک تمام شهروندان خویش _ و نه فقط بیماران _ را جمع آورى کند. ولى این همراهى، بسیار مهم _ جذاب ولى به همان اندازه نگران کننده _ انسان و الکترونیک است که همه را نگران مى کند و به گفته گلن مک گى مسئول مسائل و موضوعات اخلاقى در دانشگاه پنسیلوانیا: «انسان همان احساس نگرانى را دارد که در نخستین روزهاى کلون هاى ژن ها (بازسازى و کشت ژن ها در محیط مصنوعى) داشت، احساس اینکه نمى داند بالاخره کار به کجا ختم مى شود.» وى اخیراً کتابى تحت عنوان «آن سوى علم ژنتیک» منتشر کرده که در آن شدیداً به وضع موجود که در آن عموم مردم از کمبود اطلاعات و آگاهى رنج مى برند خرده گرفته است: «زمان آن فرا رسیده که پس از این همه سال تحولات بى سروصدا بالاخره در جعبه سحرآمیز را بگشائیم…»

ولى تهاجم ژن ها به دنیاى الکترونیک قصد از پاى ایستادن را ندارد. موسسه وایزمن نخستین کامپیوتر براساس DNA را به راه انداخته است. این کامپیوتر که بسیار کوچک تر از کامپیوترهاى معمولى است، احتمالاً پس از تولید انبوه بسیار ارزان تر خواهند بود. ولى در عین حال و به خصوص بسیار قدرتمندتر: داده ها در این کامپیوتر بر پایه چهار فرآورى مى شوند (الفباى ژنتیک از چهار رمز تشکیل شده است: A براى آدنین، T براى تیمین، C براى سیتوزین و G براى گوانین) و نه برپایه دوتایى (۰ و ۱) همچون کامپیوترهاى کلاسیک چهار در برابر دو: طرفداران این کامپیوترها لاف مى زنند که قدرت آنها چهار برابر افزایش مى یابد. یک مثال؟ مایا، نخستین کامپیوتر DNA تمام بازى هاى tic-tac-toe (بازى با شرکت دو حریف که هر یک سعى مى کند سه حرف را به صورت افقى، عمودى، یا مورب زودتر از آن دیگرى به صورت یک ردیف قرار دهد [در ایران بازى مشابه به نام «دوز بازى» از قدیم رایج بوده است]) را بى برو و برگرد مى برد، در حالى که کامپیوترهاى امروزى از هر ده مورد بازى تنها شش مورد شانس برملا شدن از حریف انسانى را دارند…

سخن آخر

در فرانسه فعالیت تراشه «کمیساریاى انرژى اتمى» ۴۰ نفر پرسنل در ژنوپل دورى (Genopole D,Evry) دارد و مى تواند سالانه ۱۰ هزار تراشه DNA تولید کند. بانک ژن هاى انسانى آن که در پایان ماه آوریل تکمیل شده، هم اکنون بیش از ۲۵ هزار ژن (ردیف پیاپى باز هاى آلى تشکیل دهنده مولکول DNA) را در اختیار دارد.

گیوم گراله

ترجمه: ع . فخریاسرى

Express,Jul.2004

www.sharghnewspaper.com

دیدگاه خود را بیان کنید

لطفا پیام خود را وارد نمایید
لطفا نام خود را در این قسمت وارد نمایید