ترجمه رفتار سلولهای سرطانی به زبان الکترونیک
به گزارش ستاد ارتباطات و ترویج بنیاد علم و فناوری مصطفی(ص)،سلول کوچکترین واحد ساختاری و عملکردی موجودات زنده است. این ساختار از غشا، ماده ژنتیکی، سیتوپلاسم و اندامک‌ها تشکیل شده است. سلول‌ها می‌توانند طی فرایندی به نام چرخه سلولی رشد کنند و تقسیم شوند. این تقسیم انواع مختلفی دارد که بسته به هدف تقسیم و نوع موجود زنده، متفاوت است. چرخه سلولی به چند مرحله مجزا تقسیم می‌شود. در پایان برخی از این مراحل پروتئین‌هایی حضور دارند که صحت تقسیم را کنترل می‌کنند. اگر سلول‌ها خارج از برنامه طبیعی چرخه سلولی و به شکل بی‌رویه به تقسیم خود ادامه دهند، تبدیل به سلولهای سرطانی می‌شوند و ممکن است با تجمع در کنار یکدیگر، توده‌های سرطانی را تشکیل دهند.
فناوری‌های نوین در تشخیص و درمان سرطان
طبق گزارشات سازمان بهداشت جهانی (WHO) و آژانس تحقیقات سرطان جهانی (IARC) ، در سال 2020، بیش از 3/2 میلیون نفر در سراسر جهان به سرطان سینه مبتلا شدند. از بین انواع سرطان، سرطان سینه شایع‌ترین نوع این بیماری در زنان است؛ اما مردان نیز در سایه تهدید آن هستند. این گزارش تنها یکی از انواع سرطان را شامل می‌شود. در دنیای پزشکی مدرن، تشخیص و درمان مؤثر سرطان یکی از بزرگترین چالش‌هاست. این بیماری پیچیده، نیازمند راهکارهای نوین مبتنی بر پیشرفت‌های علمی روز است.
پیوند الکترونیک و پزشکی
در پزشکی دو رویکرد در تشخیص و درمان بیماری‌ها وجود دارد. رویکرد نخست همان رویکرد بیوشیمیایی است که پایه علم پزشکی را تشکیل می‌دهد. رویکرد دوم که به مدد انقلاب‌های پی‌درپی فناوری به وجود آمده است، تلفیق پزشکی و الکترونیک است. به این رویکرد جدید، رویکرد بیوالکترونیک می‌گویند. محمد عبدالاحد، یکی از پیشگامان دانش بیوالکترونیک در ایران است. او که دانش‌آموخته رشته مهندسی برق است، با همکاری اساتید علوم پزشکی به این حوزه بین‌رشته‌ای وارد شده و دستاوردهای برجسته‌ای در تشخیص و درمان سرطان داشته است. عبدالاحد در مصاحبه‌ای حوزه کاری خود را این چنین توصیف می‌کند:" من و همکارانم تلاش کردیم مجموعه اتفاقاتی که در سلولهای سالم و سرطانی می‌افتد را به زبان الکترونیک ترجمه کنیم چراکه همه چیز سیگنال دارد؛ حتی سلولهای سرطانی." نکته مهم کار اینجاست که زمانی این ترجمه کارآمدی خود را نشان می‌دهد که به شناخت خوبی از آن پروتکلی که سیگنال را تولید کرده، برسیم. در این صورت، می‌توانیم تحلیل درستی از سیگنال داشته باشیم و نتیجه بگیریم فرضیه‌ای که دنبال می‌کنیم تا چه حد می‌تواند نتیجه‌بخش باشد.
شکارچی سلولهای سرطانی پنهان
مهاجرت سلولهای سرطانی یا متاستاز از بزرگترین چالش‌های درمان سرطان است. این مهاجرت سلولی ویژه، دلیل اصلی عودهای مجدد بسیاری از سرطان‌ها است. پزشکان و پژوهشگران برای نجات بیماران تلاش می‌کنند با سرعت و دقت بالا متاستاز را شناسایی کنند. به عنوان مثال، متاستاز تومور، عامل اصلی۹۰٪ از مرگ‌های ناشی از سرطان پستان است؛ به همین دلیل تعیین میزان آن در طول درمان، از اهمیت زیادی برخوردار است.
یکی از دستاوردهای عبدالاحد و همکارانش، دستگاه پروب CDP است که در حین جراحی، سلولهای سرطانی باقی‌مانده را شناسایی می‌کند و با تعیین میزان متاستاز تومور، نقش کلیدی در انتخاب روش درمان دارد. از طرف دیگر، روشی به نام فروزن سکشن وجود دارد که در حین جراحی، امکان نمونه‌برداری از بافت را فراهم می‌کند و برای بررسی درگیری غدد لنفاوی که در تشخیص متاستاز سرطان بسیار مهم هستند استفاده می‌شود. چالش فروزن سکشن این است که تنها ۷۵٪ دقت دارد و به دلیل هزینه و زمان بالا، همیشه قابل انجام نیست. این در حالی است که پروب نوآورانه CDP با قابلیت تشخیص بلادرنگ، می‌تواند در حین جراحی مشخص کند که آیا غدد لنفاوی خارج‌شده از بدن بیمار، درگیر سرطان هستند یا خیر. این ویژگی به جراح کمک می‌کند تا برای ادامه جراحی، بهتر تصمیم‌گیری کند. به‌علاوه، می‌تواند با تشخیص مارجین‌های (حاشیه‌های اطراف تومور) آلوده و مشکوک به آلودگی، از عودهای مجدد و مکرر بیماری جلوگیری کند. این دستگاه به‌ویژه برای بیمارستان‌هایی که امکان انجام فروزن سکشن ندارند، بسیار کاربردی است.
خداحافظی با جراحی‌های غیر ضروری
یکی دیگر از دستاوردهای عبدالاحد دستگاه “TN-IMS" است. این دستگاه با استفاده از طیف‌سنجی مقاومت الکتریکی، ندول‌های تیروئیدی (رشد غیرعادی قسمت‌هایی از بافت تیروئید) پرخطر را با دقت شناسایی و از جراحی‌های غیرضروری جلوگیری می‌کند. این دستگاه با حساسیت 94٪ و اختصاصیت 87٪ می‌تواند ندول‌های بدخیم را از خوش‌خیم تشخیص دهد و نیاز به گزارش‌های رادیولوژیک پیش از جراحی را برطرف کند. دقت بالای این دستگاه، باعث می‌شود تنها بیمارانی که به‌صورت قطعی نیاز به جراحی دارند، حضور در اتاق عمل را تجربه کنند.
توقف گسترش سلولهای سرطانی
تشخیص مراحل ابتدایی متاستاز سلولهای سرطانی یا میکرومتاستاز، چالش درمانی دیگری برای سرطان است. این تشخیص برای بقای بیماران سرطانی، بسیار ضروری است. دستگاه Metas-Chip _یکی دیگر از دستاوردهای عبدالاحد یک زیست‌تراشه میکروالکترونیک برای تشخیص میکرومتاستازها است که روی بخش نمونه‌برداری‌شده از بدن بیمار (بیوپسی) کار می‌کند. این دستگاه قادر است سلولهای سرطانی را که از محل اصلی تومور جدا شدهاند، شناسایی کند؛ بدین منظور، از تراپ‌های (تله‌ها) حسگر که منشا آن‌ها سلولهای اندوتلیالی بند ناف انسانی است، برای جذب سلولهای سرطانی استفاده می‌کند. در این فرایند، سلولهای متاستاتیک خود را از نمونه بیوپسی جدا می‌کنند، به‌سمت سلولهای اندوتلیالی بند ناف انسانی جذب شده و پس از اتصال به این سلول‌ها و با ایجاد تغییرات قابل اندازه‌گیری در پاسخ الکتریکی، توسط دستگاه می‌شوند. بدین شکل، پزشک متخصص می‌تواند از وجود یا عدم وجود این سلولهای پرخطر سرطانی آگاه شود و روش‌های درمانی مناسب را به کار گیرد.
الکتروپوریشن و سرطان‌های مقاوم
گاهی برای برخی از بیماران سرطانی، دریافت روش‌های درمانی مرسوم برای کوچک‌تر کردن تومورها و درمان این سرطان، اثربخش نیست. در این حالت، کادر درمان از روش‌های نوین استفاده می‌کنند. یکی از این روش‌ها، درمان با استفاده از الکتروپوریشن است که محمد عبدالاحد ارائه کرده است. این روش در درمان متاستازهای کبدی، سرطان‌های پوست و پانکراس کاربرد دارد. در این روش پیشرفته، از میدان الکتریکی برای ایجاد منافذ میکروسکوپی در دیواره سلولهای سرطانی استفاده می‌شود. این منافذ به سلول‌ها اجازه می‌دهند تا داروهای ضدسرطان مانند بلئومایسین را تا ۷۰۰ برابر بیشتر جذب کنند. در نتیجه، موجب نابودی سلولهای سرطانی می‌شوند. این فرایند علاوه بر اثرگذاری بالا، به بافت‌های سالم آسیب نمی‌رساند و دقت درمان را بالا می‌برد. استفاده از الکتروپوریشن به‌عنوان یک فناوری پیشرفته، می‌تواند تأثیر زیادی در بهبود کیفیت زندگی بیماران مبتلا به سرطان‌های مقاوم به درمان‌های مرسوم داشته باشد.
محمد عبدالاحد مسیر علمی خود را از مهندسی برق آغاز کرد اما دید وسیع و نگرش میان‌رشته‌ای او باعث شد تبدیل به یکی از پیشگامان علوم و فناوری‌های مدرن شود. عبدالاحد و همکاران او تا به امروز موفق شدهاند از قطع عضو بسیاری از کاندیداهای قطع عضو ناشی از سرطان، جلوگیری کنند. هم‌چنین، نوآوری‌های آن‌ها در درمان بیمارانی که شرایط جراحی را ندارند، مفید واقع شده است. این دانشمند برجسته تاکید می‌کند: «آموزش دانشجویان چندرشته‌ای و سرمایه‌گذاری در پژوهش و نوآوری در این زمینه برای بهبود کیفیت مراقبت و پیشرفت درک ما از زیست‌شناسی سرطان، ضروری است.»
