پزشکی بالینی

محققان آمریکایی مدل مجازی از مغز را توسعه داده‌اند که از توانایی خیال‌پردازی مانند مغز انسان برخوردار بوده و به درک بهتر ساختار آناتومی مغز کمک می کند. محققان در اواخر دهه 1990 و اوایل 2000 میلادی دریافتند که مغز حتی در شرایط عدم انجام کارهای ذهنی، فعال است؛ در مطالعات صورت گرفته چندین شبکه مغزی «در وضعیت استراحت» شناسایی شدند که با بخش های مختلف مغز در ارتباط هستند. سطح فعالیت این بخش ها بصورت مستمر در حال افزایش و کاهش بوده و با آسیب های مغزی یا بیماری های مرتبط با مشکلات شناختی، حرکتی و گفتاری در ارتباط هستند.
مدل رایانه‌ای جدید بر پایه پویایی سلول های مغزی، ارتباطات بین سلول های همجوار و سلول های موجود در بخش های مختلف مغز توسعه یافته است. «مائوریتزیو یوکوبتا» از متخصصان عصب شناسی مدرسه پزشکی دانشگاه واشنگتن تأکید می‌کند: با کمک این مدل مجازی مغز امکان آزمایش روش های مختلف بازگرداندن فعالیت مغزی به شرایط عادی فراهم می شود. این مدل رایانه ای مغز از قابلیت اعمال ضایعات مغزی مانند سکته یا سرطان مغز برخوردار است که می تواند بعنوان ابزاری موثر برای بررسی عملکرد صحیح مغز مورد استفاده قرار گیرد.
محققان امیدوارند که این مدل بتواند به درک عملکرد بخش های خاص مغز که در هنگام رویاپردازی با یکدیگر در ارتباط هستند، کمک کرده و برای تشخیص آسیب های مغزی، بررسی ساختار آناتومی مغز و ارتباط سلول های مغزی با یکدیگر نیز مورد استفاده قرار گیرد. نتایج این مطالعه در مجله Neuroscience منتشر شده است.

پروژه شبکه تحقیقات اطلس ژنوم سرطانی با طراحی الگوریتم اختصاصی، امکان آنالیز ژنوم انسانی برای جهش های سرطانی را فراهم کرده است. نکات مبهم فراوانی درخصوص نحوه شکل گیری و رشد سلول های سرطانی وجود دارد و ژنوم انسانی این پیچیدگی‌ها را چند برابر می‌کنند. با استفاده از الگوریتم اختصاصی ++Dendrix که برای آنالیز ژنوم انسانی دخیل در جهش‌های سرطانی طراحی شده است، محققان قادر به شناسایی مشخصات ژنتیکی نوعی از سرطان خون موسوم به لوسمی میلوئیدی حاد شده‌اند. این الگوریتم اختصاصی با کمک رایانه، اطلاعات ژنتیکی یا ژن‌های موجود در سلول‌های سرطانی را با ژنوم‌های سلول‌های سالم بیمار مقایسه می کند.
با آنالیز تفاوت‌های موجود در هر دو مجموعه داده‌ها، الگوریتم ++Dendrix قادر به شناسایی تعداد معدودی از ژن‌ها در بین میلیون ها ژنی می‌شود که می‌توانند تحریک‌کننده سرطان باشند؛ با این اقدام پزشکان قادر به توسعه داروهایی خواهند بود که ژن های خاص و درست سرطانی را هدف قرار می دهند. جهش ژنی بطور طبیعی در بدن روی می دهد و حتی افراد بدون سابقه خانوادگی ابتلا به سرطان هم ممکن است دچار این بیماری شوند؛ اما با استفاده از این الگوریتم منطقه بالقوه سرطانی براحتی شناسایی می شود.
در پروژه تحقیقات اطلس ژنومی سرطان که محققان دانشگاه واشنگتن نیز مشارکت داشته اند، محققان با استفاده از الگوریتم ++Dendrix موفق به شناسایی 13 جهش ژنتیکی در بیماران مبتلا به لوسمی میلوئیدی حاد شده‌اند که نشان می‌دهد، میانگین تعداد جهش‌های ژنتیکی این دسته از بیماران از میانگین تعداد جهش های ژنتیکی در افراد بزرگسال مبتلا به سرطان کمتر است. نتایج این دستاورد در مجله Medicine‌ منتشر شده است.

محققان با استفاده از مدلسازي محاسباتي توسط ابررايانه شركت آي‌بي‌ام توانسته‌اند يك شبيه‌سازي دقيق را از چگونگي مهار يك آنزيم هدف توسعه دهنده سرطان توسط يك دارو توليد كرده و تعاملات را در سطح مكانيك كوانتومي ثبت كنند. ‌اين محققان اميدوارند كه اين كار بتواند در كشف شيوه‌اي براي مهار ويژه اعضاي يك طبقه كامل از پروتئين‌هاي مرتبط با سرطانها را بدون ايجاد عوارض جانبي داروهاي كنوني كمك كند. اين پژوهش كه در مجله مجموعه مقالات آكادمي ملي علوم منتشر شده، يكي از بسيار مواردي بوده كه در آن محققان از رايانه براي ساخت شبيه‌سازيها يا مدلهايي از چگونگي تعامل داروها با اهداف زيستي خود استفاده كرده‌اند، با اين اميد كه يك درك اتم به اتم از تاثيرات دارو بتواند به ارتقاي تركيب يا حتي طراحي يك داروي كاملا جديد كمك كند.
به گزارش ایسنا، اين داروي احتمالي يك نانوذره متشكل از 82 اتم كربن به شكل كروي بوده كه يك قفس حاوي اتم سنگين موسوم به گادولينيوم را شكل مي‌دهد. اين دارو در اصل به عنوان يك ماده حاجب براي استفاده در تصويربرداري پزشكي توليد شده بود اما محققان نشان دادند كه از آن همچنين مي‌توان براي جلوگيري از متاستاز سرطان استفاده كرد. محققان براي شناسايي تاثير يون فلز سنگين بر روي نانوذره و آنزيم بايد مكانيك كوانتومي اين تعاملات را بررسي مي‌كردند كه در اين مورد، ابررايانه ژن آبي آي‌بي‌ام به كمك آنها آمد. با كمك اين رايانه محققان توانستند محل دقيقي را كه آنزيمهاي MMP-9 به نانوذره مي‌چسبند، شناسايي كنند. اين مدل همچنين پيش‌بيني كرده كه اين نانوذره احتمالا پيش از تعامل با MMP-9 متراكم شده باشد. استفاده از مدلسازي مولكولي براي شناسايي محل پيوند دارو با پروتئين هدف خود چيز تازه‌اي محسوب نمي‌شود اما اين محققان توانسته‌اند يك نقطه را كه پيش از اين ناشناخته بود در خارج از محل فعاليت آنزيم شناسايي كنند. كشف اين محل منحصربفرد مي‌تواند به طراحان دارو يك هدف جديد براي توليد داروهاي ضدسرطان را در آينده ارائه كند.

داروهايي كه با متوقف كردن محل فعاليت يك آنزيم آن را مهار مي‌كنند، اغلب با عوارض جانبي روبرو هستند چرا كه اين مهار شدن خيلي خاص نيست. اما داروهايي كه در محل جديد كشف شده عمل مي‌كنند مي‌توانند از اين مشكل جلوگيري كنند.