فناوری نانو

فناوري نانو در خدمت توليد واكسن
بيماري‌هايي نظير سرطان و مالاريا همچنان وجود دارند و همه ساله شمار قابل توجهي از مردم سراسر جهان قرباني اين دو بيماري مهلك مي‌شوند. با اين حال بايد پذيرفت كه نرخ قرباني‌شدن چنين بيماراني در مقايسه با گذشته كاهش چشمگيري داشته است و اين موضوع به خاطر پيشرفت‌هاي قابل توجهي است كه در علم پزشكي نوين صورت گرفته است. در اين ميان فناوري نانو از جمله فناوري‌هاي تأثيرگذار بوده است و اكنون و در تازه‌ترين مرزگشايي‌هاي صورت گرفته، گروهي از محققان دانشگاه MIT موفق به طراحي و ارائه نانوذرات جديدي شده‌اند كه مي‌توان براي آن آينده روشني همچون توليد واكسن‌هايي براي درمان ايدز، مالاريا و ساير بيماري‌هايي از اين دست ترسيم كرد.
البته در سال‌هاي اخير و همزمان با پيشرفت‌هاي صورت‌گرفته در عرصه فناوري نانو واكسن‌هاي مشابهي ارائه شده است، اما آنچه اخيرا در دانشگاه MIT انجام شده است را مي‌توان نسخه تكامل‌يافته‌اي از تلاش‌هاي چند ساله اخير نام برد.
در حقيقت آنها نوع جديدي از ذرات نانويي را ارائه كرده‌اند كه مي‌توانند واكسن‌هاي تأثيرگذار در درمان بيماري‌هايي نظير HIV و مالاريا را به بدن بيماران و نقاط از پيش تعيين شده منتقل كنند. اين ذرات جديد تركيبي از گوي‌هاي چربي هستند كه مي‌توانند نسخه‌هاي تركيبي از پروتئين‌هايي كه به طور طبيعي از سوي اين ويروس‌هاي خطرناك توليد مي‌شوند را حمل كنند.
اما اين تنها بخشي از فرآيندي است كه محققان دانشگاه MIT انتظار آن را دارند. اين ذرات در ادامه واكنش قوي ايمني را موجب مي‌شوند كه در مقايسه با واكنش توليد شده از سوي واكسن‌هاي مشابه قبلي از سطح بالاتر ايمني برخوردارند. چنين ذراتي مي‌توانند به دانشمندان در توليد واكسن‌هايي عليه سرطان و بيماري‌هاي سخت ديگري نظير آن كمك زيادي كند. محققان دانشگاه MIT با همكاري گروهي از دانشمندان انستيتو تحقيقات والتر ريد ارتش آمريكا اين نانوذرات را ارائه كرده‌اند و به ثمربخش بودن آنها اميدهاي زيادي دارند. آنها هم‌اكنون در مرحله‌اي قرار دارند كه در آن توانايي نانوذرات در انتقال واكسن مؤثر عليه مالاريا به موش‌هاي آزمايشگاهي مورد بررسي قرار مي‌گيرد.
اكنون اين پرسش مطرح مي‌شود كه واكسن‌ها چگونه بدن را در برابر بيماري‌هاي سختي نظير مالاريا و حتي سرطان ايمن مي‌كنند؟
واكسن‌ها در حقيقت حاوي تركيبات ضعيفي از عامل اصلي بيماريزا هستند كه سيستم ايمني بدن را براي رويارويي احتمالي با تركيبات اصلي و قوي در آينده آماده مي‌كند.
در بسياري از موارد نظير واكسن‌هاي آبله يا فلج اطفال فرم مرده يا نيمه جان ويروس به كار گرفته مي‌شود. در واكسن‌هاي ديگر نظير ديفتري تركيبي از نسخه تركيب شده يك پروتئين يا ساير مولكول‌هايي كه به وسيله پاتوژن بيماريزا توليد مي‌شوند به كار گرفته مي‌شوند.
به طور كلي زماني كه دانشمندان واكسني را طراحي مي‌كنند، تلاش مي‌كنند تا حداقل يكي از 2 بازيگران اصلي بدن انسان در ايجاد واكنش از سوي سيستم ايمني بدن را تحريك كنند: سلول‌هاي T كه به سلول‌هايي حمله‌ور مي‌شوند كه به وسيله پاتوژن (عامل بيماريزا) آلوده شده‌اند يا سلول‌هاي B كه آنتي‌بادي‌هايي را ترشح مي‌كنند كه ويروس‌ها يا باكتري‌هاي موجود در خون يا ساير تركيبات مايعي موجود در بدن را هدف قرار مي‌دهند. براي بيماري‌هايي نظير HIV كه پاتوژن‌هاي آن تمايل به ماندن در درون سلول دارند پاسخ قدرتمندي از سوي سلول‌هاي T كه تحت عنوان سلول‌هاي T قاتل شناخته مي‌شوند نياز است. بهترين راه براي تحريك اين سلول‌ها و وارد كردن آنها به كارزار استفاده از ويروس ناتوان يا مرده است اما براي رويارويي با HIV نمي‌توان چنين كاري را انجام داد زيرا استفاده از ويروس مرده يا ناتوان HIV ثمر چنداني ندارد. در حال حاضر دانشمندان براي فاصله گرفتن از خطرات احتمالي ناشي از استفاده از ويروس‌هاي زنده يا نيمه جان به كار بر روي واكسن‌هاي تركيبي عليه HIV و ساير بيماري‌هاي ويروسي نظير هپاتيت B روي آورده‌اند. اگرچه اين واكسن‌ها ايمن‌تر هستند اما پاسخ بسيار قدرتمند سلول‌هاي T را موجب نمي‌شوند. اخيرا دانشمندان تلاش جالب توجهي را براي غلبه بر اين مشكل آغاز كرده‌اند. آنها واكسن‌هاي توليدي را با استفاده از ريز قطرات چربي موسوم به ليپوسوم مي‌پوشانند. اين ريز قطرات تأثير قابل توجهي در تحريك سلول‌هاي T و ايجاد واكنش مؤثر از سوي آنها دارند. با اين حال هنوز يك مشكل ديگر وجود دارد و آن، اين است كه ليپوسوم‌ها پايداري بسيار ضعيفي در خون و ساير تركيبات مايعي بدن دارند.
اما محققان دانشگاه MIT براي غلبه بر اين چالش فني نيز راهكار جالب توجهي پيدا كرده‌اند. آنها بر آن شده‌اند تا اين ريزقطرات چربي را در گوش‌هاي بسيار مستحكمي و به صورت يكپارچه قرار دهند. به محض اين‌كه ليپوسوم‌ها در ارتباط با يكديگر قرار مي‌گيرند، ديواره آنها براساس يك سري فعل و انفعالات شيميايي در هم قلاب مي‌شوند.
در نتيجه ساختار مستحكم و پايداري شكل مي‌گيرد كه در خرد شدن آنها در ادامه روند تزريق احتمال بسيار اندكي دارد. با اين حال زماني كه نانوذرات تزريق شده از طرف يك سلول جذب مي‌شوند به سرعت تجزيه مي‌شوند.
اين همان چيزي است كه محققان به دنبال آن هستند يعني جذب نانوذرات از سوي سلول. اين فرآيند به سرعت انجام مي‌شود و در نتيجه آن واكسن آزاد شده و واكنش سلول T را موجب خواهد شد. اين فناوري هم اكنون در مراحل ابتدايي خود قرار دارد و دانشمندان تاكنون آن را روي موش‌هاي آزمايشگاهي انجام داده‌اند. با اين حال آنها اميدوار هستند، چون نتايج به دست آمده از موش‌هاي آزمايشگاهي، اميدواركننده بوده است. در آزمايشاتي كه روي موش‌هاي آزمايشگاهي انجام شده است، محققان از نانوذرات براي انتقال پروتئيني موسوم به ovalbumin به بدن موش‌ها استفاده كرده‌اند.
اين پروتئين در مطالعات ايمني‌شناسي براي دانشمندان كاملا شناخته شده است زيرا هم‌اكنون ابزارهاي لازم جهت تشخيص واكنش طبيعي از سوي سيستم ايمني بدن نسبت به اين مولكول وجود دارند. نتايج تحقيقاتي كه روي موش‌هاي آزمايشگاهي انجام شده است حتي فراتر از تصورات قبلي آنها بوده است.
نكته مهمي كه محققان را به ادامه اين تحقيقات اميدوار كرده اين است كه اين تكنيك واكنش قابل توجهي را از سوي سيستم ايمني بدن در قبال پاتوژن‌ها موجب مي‌شود.
محققاني كه در انستيتو تحقيقات والتر ريد ارتش آمريكا با محققان دانشگاه MIT همكاري كرده‌اند مطالعاتي روي مالاريا داشته‌اند و توانسته‌اند با استفاده از همين تكنيك به انتقال واكسن اين بيماري به موش‌هاي آزمايشگاهي بپردازند. نقطه قوت اين فناوري نوين دستاوردهاي اميدواركننده‌اي است كه دانشمندان در سال‌هاي اخير در عرصه فناوري نانو كسب كرده‌اند.
اين موفقيت‌ها كه حتي در حال حاضر برخي از آنها به مرحله كاربردهاي عملي نيز رسيده است راه را براي مرزگشايي‌هاي جسورانه‌تر و توليد و انتقال مؤثر واكسن خطرناك‌ترين بيماري‌ها نظير HIV و مالاريا باز كرده‌اند. محققان دانشگاه MIT نيز اميدوارند تا كمتر از يك دهه آينده نخستين نتايج عملياتي اين دستاورد نوين مشاهده شود. در آن زمان است كه مي‌توان به جرأت گفت بيماري‌هايي نظير HIV و مالاريا براي هميشه ريشه‌كن مي‌شوند.

مترجم: مهدي پيرگزي
منبع: MIT University
روزنامه جام جم