حل اسرار پزشکی

دکتر جوزف دریسی، کارشناس بیوشیمی، درباره روشهای حیرت آور جدید تشخیص ویروسها( و درمان بیماریهای ناشی از آنها ) با استفاده ازاسید دئوکسیریبونوکلیک( DNA) سخنرانی می کند. تحقیق او به ما کمک خواهد کرد تا مالاریا، سارس، و آنفولانزای مرغی - و ۶۰ رصد از عفونت های ویروسی ناشناخته را تشخیص دهیم.

چگونه میتوانیم درباره ویروسهای فلور

پیرامون خود تحقیق کنیم، و به طب کمک کنیم؟

چگونه میتوانیم مجموع دانش ویروس شناسی را

با یک آزمایش ساده کمی
و کیفی دستی نشان دهیم؟

میخواهم درباره روش حیرتآور
جدید شناخت ویروس صحبت کنم

میخواهم دانش پیشین مربوط به ویروسها

که در یک تراشه کوچک جمع آوری شده را
برایتان تعریف کنم.

وقتیکه به این فکر کردیم --

که چطور یک سیستم تشخیص

برای نشان دادن همه پاتوژن ها بسازیم --

خوب، با برخی مشکلات مواجه شدیم.

اول از هر چیز، ویروسها خیلی پیچیده هستند،

خیلی هم سریع رشد میکنند.

این ویروس پیکورنا است.

پیکورناها ویروسهای

سرماخوردگی و فلج اطفال،
و اینگونه بیماری هایند.

شما پوسته خارجی ویروس را میبینید،

و رنگ زردی که میبینید ، قسمتهایی از ویروس

است که خیلی خیلی سریع رشد میکنند،

و قسمتهای آبی خیلی سریع رشد نمیکنند.

وقتی به ساخت معرفهای کشف پلتفرم

ریز آرایههای ویروسی فکر می کنیم،
رشد سریع ویروس، مشکل ساز است،

آیا میتوانیم چیزهایی که همیشه
تغییر میکنند کشف کنیم؟

ولی تکامل، توازن ایجاد میکند:

با تغییر شکل سریع، تعداد
فوقالعاده زیادی --

از آنها هرگز تغییر شکل نمی دهند.

بنابراین، ما کمی با دقت آنها را
آزمایش کردیم، و حالا اطلاعات را

به شما نشان می دهم.

اینها کارهایی است که میتوانید
روی رومیزی رایانه تان انجام بدید.

من گروهی ازاین پیکورنا ویروسهای کوچک را

مثل ویروس سرماخوردگی وفلج اطفال وغیره

انتخاب کردم و آنها را یه نمونه های کوچک

تقسیم کردم، ونخستین نمونه ویروس راکه
کوکسکی نام داشت به

پنجره های کوچک تقسیم کردم.

واین پنجره های کوچک رادرصورتی رنگ آبی

می زنم که توالی سلولی ژنوم ،
مشابه توالی سلولی

آن ویروس باشد .

توالی هایی را که دراین بالا می بینید--

کد زوج پروتئین ندارند، ضمنا--

وتقریبا درتمام این توالی ها شباهت دارند،

پس، من می توانم این توالی رابه صورت نشانگر

برای تشخیص طیف گسترده ویروسها استفاده کنم

ناچارنیستم کارمنحصربه فردی بکنم.

اکنون، آنجا تنوع زیاداست؛

جائی است که ویروسها سریع رشد می کنند.

این پائین، رشد کند تر است؛ تنوع کمتر است.

حالا، بگذارید بگم، با خروج ما ازاینجا،

ویروس فلج زنبورعسل--

که اگرزنبورداشته باشید، ویروس بدی است---

و هیچ شباهتی باویروس کاکسکی ندارد،

ولی می تونم تضمین کنم
که اغلب توالی های حفاظت شده

این ویروس ها سمت راست نمایشگر

درست این قسمت های بالا هستند

بنابراین می تونیم اینها رادر
جاها ی تحت حفاظت محصورکنیم

تکامل این ویروسها--فقط

با انتخاب عناصر DNA یا RNA

دراین جاها برای نشان دادن معرف های تشخیص
روی تراشه خودمان صورت گرفت.

بسیار خوب، ما این کارراکردیم، اما چطور؟

خوب، ازدوره فوق لیسانس ، خیلی وقت پیش،

من به فکر ساخت تراشه های DNA بودم--

یعنی چاپ DNA روی شیشه. وشما

اینجا آن را می بینید:

لکه های کوچک نمک، اثرDNA روی شیشه است،

پس، می تونم، بیش ازهزارتا ی اینها
را روی تراشه شیشه ای بگذارم

وازآنها به عنوان معرف تشخیص استفاده کنم.

تراشه مان را به هیولت پاکارد بردیم، وبا

میکروسکوپ آنها، اتمها را
عکسبرداری کردیم،

واین همان تصویراست که شما می بینید:

اینجا شما رشته های صاف DNA
روی شیشه را می بینید.

بنابراین، ما اینجا DNA را
روی شیشه چاپ می کنیم---

این رشته های صاف کوچک-- به نشانگرهای
پاتوژنها تبدیل می گردند.

خوب، من درآزمایشگاه روبات های
کوچک را برای ساخت این تراشه ها

می سازم،وواقعا به انتشار فناوری
خیلی علاقه مند هستم

وهمان قدرکه برای خرید یک خودرو
کمری لازم است،

باید برای ساخت یک روبات نیز هزینه کنیم.

بنابراین، دانش فنی مختص شبکه را،
کاملا رایگان ارائه کردیم،و اساسا

ازقطعات موجود
درانبار استفاده کردیم.

میشه دستگاه آرایه DNA را
درگاراژ خودمان بسازیم.

اینجا قسمتی ازسوئیچ توقف اضطراری است
که خیلی اهمیت دارد.

(قاه قاه خنده)

هردستگاه مهمی باید یک سوئیچ اضطراری
بزرگ داشته باشد.

اما واقعا این خیلی پرقدرت است.

واقعا، میشه تراشه های DNA را
درگاراژ خود ساخت

خیلی سریع میشه برخی برنامه های ژنتیکی
را رمزگشایی کرد. خیلی لذت بخش است.

(قاه قاه خنده)

وما این کارراکردیم-- و
واقعا پروژه جالب توجهی است--

اخیراما شروع به ساخت یک تراشه تنفسی کردیم.

من دراین باره حرف زدم--

راجع به مراجعه افرادبه درمانگاه و

تشخیص ندادن بیماریشان، خبردارید؟

خوب،ما اساسا همه ویروسهای تنفسی انسان را

علاوه بر ویروس هرپس
روی تراشه قرار می دیم--

چرااین کاررانکنیم؟

اولین کاری که به عنوان
یک دانشمند می کنید

اطمینان از عملکرد است

وما بافت کشت سلولها را برداشته

وبا ویروسهای گوناگون آلوده کردیم،

آنها را برداشته و برچسب
اسید نوکلئیک می زنیم،

مواد ژنتیکی خروجی از کشت سلولی بافت -

اغلب ویروسی هستند-- و آن را به جایی از
آرایه که می چسبد می چسبانیم . توالی های

قابل تطبیق DNA ، به هم می چسبند،

ما به لکه ها نگاه می کنیم. اگردرخشیدند

متوجه ویروس می شویم.به همین خاطر

یکی ازتراشه ها ، واقعا اینگونه به نظرمی رسد،

ودرواقع، این لکه های قرمز،سیگنالهای
خروجی ویروس هستند.

وهرلکه گروه مختلف یا

گونه های ویروس است.

نگاه کردن به اینها کارسختی است، مثل یک

بارکد کوچک ، کدگذاریشان می کنم ،

نتایج گروه دسته بندی شده را
به صورت خیلی محسوس مشاهده می کنید.

ما بافت کشت سلولی را برداشتیم

وبه آدنوویروس آلوده کردیم،

بارکد کوچک زرد را کنار
آدنوویروس مشاهده می کنید.

آنها را با پاراآنفولانزای-3--ویروس

پارامیکسو - آلوده کردیم، این بارکد کوچک .

وسپس ویروس سین سیشیال تنفسی را.

این مصیبتی است در
مراکز مراقبت روزانه--

دراصل، شبیه سوزاک است.

(قاه قاه خنده)

می بینید که این بارکد یک گروه است.

اما باپاراآنفلوانزا-3 فرق می کند،

که سرماخوردگی خیلی بدی است.

پس ما برای هرویروس، نشانه ها
و شناسه های منحصربه فردی داریم.

ویروس فلج اطفال و رینو، از یک خانواده اند،
وخیلی با هم شبیهند،

رینوسرماخوردگی است،و پولیو را می شناسید،

می دانید که این نشانه ها متفاوت هستند.

و اثر ویروس هرپس سارکومای کاپوسی

را به خوبی دراین پائین مشاهده می کنید.

پس، هیچ یک از نشانه ها یا چیزدیگری

گویای وجود ویروس خاصی دریک شخص نیست؛

بارکد است که وجود ویروس را نشان می دهد

بسیارخوب، یک ویروس سرماخوردگی می بینم--

بارکدکوچک ویروس سرماخوردگی را می بینید--

اما، درباره انواع گوناگون این ویروس چه ؟

من چطور بایدمتوجه ویروس سرماخوردگی شوم؟

102 نوع ویروس سرماخوردگی داریم.

فقط 102نوع، جمع آوری آنها خسته کننده است:

هرسال انواع جدید آن را می بینیم.

پس، اینجا 4نوع ویروس سرماخوردگی داریم،

حتی با چشم دیده می شوند،

بدون الگوریتم های نرم افزار تشخیص

الگوی تطبیقی رایانه فانتزی

می شود هریک ازبارکدها را
از یکدیگر تشخیص داد.

حالا این یک عکس کم ارزش است،

چون من توالی ژنتیکی این ویروسهای
سرماخوردگی را می دانم،

واقعا تراشه را طراحی-

کردم تا بتوانم درباره هریک ازآنها صحبت کنم

اما، یک ویروس سرماخوردگی که هرگز
سیستم توالی ژنتیکی نداشته چه؟توالی آنها-

معلوم نیست؛قابل پیش بینی نیستند.

بنابراین چهارویروس سرما خوردگی داریم

هرگز چیزی دراین باره نمی دانستیم

هرگزکسی نتوانسته توالی آنها را تعیین کند
همچنین خواهید دید که -

الگوهای حاصله بی نظیرو قابل شناسایی هستند

اساسا، می توان برخی
کتابخانه های واقعی یا مجازی -

الگوهای دودویی هرویروس را تجسم کرد.

اما ،می دونید، خیلی ساده است، مگرنه؟

درسلولهای کشت بافت ،یک عالمه ویروس هست.

مردم واقعی چه؟

می دونید، نمی شه آنها را کنترل کرد .

کسی که تو فنجان سرفه می کند،
نمی دونید چه ویروسی انتقال می ده و

واقعا کارسختی است، مگرنه؟

می تونه خیلی باکتری داشته باشه،
می تونه بیش از یک ویروس باشه،

ومطمئنا، میزبان ماده ژنتیکی است.

اینوباید چه کارکنیم؟

کنترل آگاهانه وخوب را چطور انجام می دیم؟

بسیارخوب، خیلی آسان است.

من، دچارآبریزش بینی شده ام.

وبه عقیده من، باید مردم را
با ویروس مایه کوبی کنیم.

IRB تلقیح ویروس به افراد را تایید کرده است

ومااساسا به صورت آزمایشی ،
ویروس سرماخوردگی رابه مردم-

تلقیح می کنیم.

حتی بهتر، افراد بیرون بخش-

اورژانس با سیستم -

تنفسی عفونی را که نمی شناسیم.

نمی دانیم که چه ویروسی از این در واردمیشه.

پس،ابتدا از کنترل خوب و آگاهانه شروع کنیم،

وقتیکه از سلامت شخص آگاه بودیم.

بینی آنها را به ویروس آلوده کردیم،

ببینیم چه شد.

روز تلقیح : هیچ اتفاقی نیفتاد.

آنها سالم و پاک بودند-- حیرت آوراست. تصور

شدوقتی اطراف افراد سالم قدم می زنند-

مملو از ویروس هستند.

بدیهی است که آدم سالم، کاملا سالم است.

روز دوم: شاهد یک الگوی -
سرماخوردگی خیلی سخت بودیم،

خیلی شبیه مورد آزمایشگاهی مربوط به،

کشت آزمایشی بافت ما.

پس خیلی عالی است، تلقیح کم هزینه، مگرنه؟

ما بینی شخص را مملو از ویروس می کنیم.پس--

(قاه قاه خنده)

منظورم این است، می خواستیم اثربخش باشد.
واقعا طرف به سرماخوردگی مبتلا شد.

پس، افرادی که بدون قرارملاقات
به مارجوع می کنندچه؟دو نفررا-

با کد شناسه مستععار معرفی کرده ایم.

ویروس سرماخوردگی دارند؛
هرگز این ویروس را در آزمایشگاه ندیده ایم.

توالی بخشی از ویروسها را تعیین کردیم ؛

حتی هیچ کس ویروسهای جدید آنها را ندیده است

توالی های تکاملی حفاظت شده را به یاد آورید

حتی ما آنها را دراین آرایه برای یافتن

ویروسهای نو یا ناشناخته استفاده می کنیم،

چون ما در حیطه تکامل آنچه را
که حفاظت شده انتخاب می کنیم.

شخص دیگری اینجاست. می توان با کاربرد
ترفندهایی ویروس راشناخت.

این بلوکهای گوناگون، گروه ویروس-

پارامیکسو رانشان می دهند،پس می توان-

با مشاهده بلوکها

محل سیگنال را دید.

خوب،ویروس سگ هارنیست،
ویروس کج خلقی نیست.

(قاه قاه خنده)

اما وقتی به بلوک 9 می رسید،

ویروس سنسیشیال تنفسی را می بینید.

این ویروسها تولید مثل می کنند،می توانید

عضو خانواده ویروس را ببینید: RSVB

اینجاست، چه عالی.

اینجا نمونه شخص دیگری است که دردوروزمجزا

نمونه برداری شد-این شخص چندباربه کلینیک-

آمد ، به پاراآنفلوانزا-1 مبتلا است،

واینجا نوار کوچک ویروس سندای را می بینید:

که پاراانفلوانزای موش است.

اینجا، روابط ژنتیکی خیلی نزدیک است.
خیلی سرگرم کننده است.

پس، تراشه را ساختیم.

تراشه ای ساختیم که دارای همه ویروسهای
تا کنون شناخته شده است.

چرانه؟ همه ویروس گیاهی، حشره،
و ویروس دریایی دراین تراشه هست.

هر ویروسی را که از ژنبانک ،منبع ملی

توالی ویروس ها بخواهیم دراین تراشه هست.

برای چه حالا از این تراشه استفاده می کنیم؟
خوب، اولا

وقتیکه تراشه بزرگی مثل این داریم،

کمی به اطلاعات بیشتر نیازداریم،

ما سیستم تشخیص اتومات را طراحی کردیم.

وبه نظرم، ما صرفا الگوهای مجازی را داریم،چون

هرگز نمی خواهیم نمونه های ممکن هر-

ویروس را تهیه کنیم. اما می توانیم الگوهای-

مجازی را داشته و با نتیجه خودمان مقایسه-

کنیم، که بسیاراطلاعات ارزشمندی است-
ومی خواهیم نواریا نشانه ای داشته باشیم

تا شباهت آن با ویروس سرماخوردگی
یا هرویروس دیگر را بدانیم.

و اینچنین به نظرمی رسد.

مثلا، اگر معمولا کشت سلولی آلوده -

به پاپیلوما استفاده کنید،

اینجا مقدارناچیزی را که رایانه-

بازخوانی می کندمی بینید، و الگوریتم
ما می گه پاپیلومای نوع 18است.

واقعا، این کشت های سلولی خاص

آلوده به آن هستند.

قراردادن گیرنده درکلینیک کمی سخت تر-

است، این کاررابکنیم.

وقتی کسی به بیمارستان می آید، وچون
نمی توانند ویروس او را -

بشناسند، این کارراازما می خواهند.

این گیرنده را درمرکز مراقبت قرارمی دهیم.

سه هفته پیش، یک مورد گزارش
دریافت کردیم.

خانم سالم 28 ساله ای هست،
که سابقه سفرندارد.

سیگاری و الکلی نیست.

سه هفته تب داشته، شبها عرق می کند،
خلط خونین دارد--

خون سرفه می کند، عضله اش درد دارد

آنها آنتی بیوتیک تجویز می کنندواورا-

به خانه می فرستند.

پس از10 روز تب برگشت، درست؟ هنوز تب دارد،

اکسیژن به ششهایش نمی رسد.

CT اسکن کردند.

اینجا ،شش عادی، سیاه و تیره است.

این قسمت سفید -ورم کرده است.

یافته های CT اسکن تورم را نشان می دهند؛

احتمالا عفونت کرده است.

خوب، سپس، بیماررابا-

نسل سوم آنتی بیوتیک سفالوسپورین و
داکسی سایکلین درمان کردیم،

و روزسوم، درمان موثرنبود، و بیماری
به شکل حاد پیشرفت کرده بود.

به ناچاراورا مایه کوبی کردند، لوله ای
را درگلویش قرارداده ، و

تهویه مکانیکی کردند

دیگرخودش نمی توانست نفس بکشد.

بعدچه؟نمی دانستتند چه کارکنند.

آنها آنتی بیوتیک را عوض کردند:

تامیفلو تجویزشد.معلوم نیست، چرا-

فکرمی کردند مبتلا به آنفلوانزا است ،

ولی تامیفلو را جایگزین کردند.

وروز ششم، دیگرادامه ندادند.

به ناچار بیوپسی شش باز انجام دادند.

اجرای این بیوپسی، تا 8درصد مرگ آور است،

و اساسا، چه چیزی یاد می گیرند؟ بیوپسی شش -

او رامی بینید. من آسیب شناس نیستم

ولی این چیزی را ثابت نمی کنه .

کلا می شود گفت، او مبتلا به برونشیولیت است

آسیب شناس، "بی وقفه" این گونه گزارش داد.

وبنابراین، برای چه اورا تست کردند؟آنها-

آزمایشات خود رادارند،

۷۰ تست گوناگون انجام دادند،

برای هرنوع تست باکتری، قارچ و ویروس

می شود ویروس های موجود را خریداری کرد:

همه ویروسهای سارس، متاپنوموویروس،
HIV, RSV

بیش از ۱۰۰٫۰۰۰دلاربرای تست هزینه شد
همه نتایج تست منفی بود.

حداکثرتلاش وهزینه را برای
این خانم به کاربردند.

واساسا، روز هشتم بستری،
آنها به ما تلفن کردند.

برونکوآلوئولار را به ما دادند--

می دونید چیه،با استفاده از قراردادن تیوب-

داخل گلو-آن را به ما دادند.

ما آن را روی تراشه گذاشتم ؛ چه دیدیم؟
ما پاراآنفلوانزای-۴ را دیدیم.

خوب،پاراآنفلوانزای-۴ چه اعجوبه ای است؟

کسی آن را تست نمی کند،
کسی به آن اهمیت نمی ده.

درواقع،حتی کم ارزش تر از توالی ژنوم است.

کمی دارای توالی است.

ازنظرهمه گیرشناسی وغیره مطالعه نشده ،

حتی هیچ کس به آن فکرنمی کند،

هیچ کس فکرنمی کرد که این
باعث نارسایی تنفسی بشود.

چرا؟فقط به خاطر فقدان اطلاعات--

هیچ اطلاعاتی برای تاکیدبراینکه سبب-
بیماری شدید یا ملایم می گرددنداریم.

بدیهی است، فرد سالم درحال ابتلا
به این بیماری را می بینیم.

خوب، این یک مورد گزارش است.

قصد دارم دردو دقیقه آخر،
مورد آخررا که -

منتشرنشده --فردا منتشرخواهد شد--

نکته ای جالب، از استفاده این تراشه

برای شناخت بیماری جدیدبگویم ودرباره-

سرطان پروستات حرف بزنم. لزومی ندارد-
آمار خیلی زیادی درباره

سرطان پروستات ارائه دهم.
اغلب شما با آن آشنا هستید:

سومین علت مرگ ناشی از -
سرطان درامریکا است.

بسیاری از عوامل خطر

یک علت سرطان پروستات ، عامل ژنتیک است.

۱۰ درصد علت ابتلای سرطان پروستات ژنتیک-

است واقوامی هستند که استعداد آن را دارند.

ودر نقشه برداری نخستین ژن تحقیقات انجمن

اوایل شروع سرطان پروستات،
این ژن را RNASELنامیدند.

RNASEL چیست؟یک آنزیم ضد ویروس است.

پس، ما دراین باره همنشینی و
مشورت می کنیم.

چرا مردان مبتلا به جهش--

یعنی نقص سیستم دفاع ضد ویروسی--
مبتلا به سرطان پروستات می شوند؟

قابل فهم نیست--آیا ویروسی شده اند؟

ما تومورها را درآرایه قرارمی دهیم--حالا ما
بیش از۱۰۰ تومور درآرایه مربوطه داریم.

ومی دانیم که چه کسی ویروس RNASEL
دارد و چه کسی ندارد.

این سیگنال مربوطه به تراشه است،

واین را به خاطر بلوک رتروویرال الیگوس
به شما نشان می دهم.

چیزی که من با این سیگنال نشان می دهم،

مردان مبتلا به جهش دراین
آنزیم ضد ویروس است،

وتوموردارند، اغلب-- تا40 درصد --

ردپای ویروس جدید را نشان می دهد.

خوب، این کاملا طبیعی است. چه چیزی؟کل ویروس

را منتشرمی کنیم.

ابتدای هرکاری، به شما خواهم گفت که اندکی
پیش بینی اتومات به ما خبر داد که اویروس

نامبرده خیلی با ویروس موش شباهت دارد. اما

خیلی آشکارنیست،

بنابراین ، کل ویروس را منتشر می کنیم.

ولی ژنوم ویروسی چه؟
به شما نشانش می دهم.

ولی کاملا جدید است؛هرگز-

کسی آن را ندیده.

درواقع نزدیکترن ویروس به ویروس موش است.

پس، آن را رتروویروس نوتروپیک می گوییم،چون

گونه های غیراز موش را نیز آلوده می کند.

واین، درخت کوچک فیلوژنتیک است، می خواهیم،

ارتباط آن را با بقیه ویروس ها معلوم کنیم.

این کاررا برای بسیاری
از بیماران انجام داده ایم،

ومی توان گفت، همه عفونت ها
به هم ربطی ندارند. همه یک نوع-

ویروس دارند.

ولی به اندازه کافی تفاوت دارند، می توان

با استدلال گفت که مستقل از هم بوده اند.

آیا ویروس دربافت است؟ ومن می گم : بله.

قسمت های بیوپسی بافت توموررا برمی داریم،و

برای یافتن محل ویروس، مواد به کارمی بریم،

سلول ها مبتلا به ذرات ویروسی هستند.

این اشخاص ، مبتلا به این ویروس هستند.

آیا این ویروس، عامل سرطان پروستات است؟

نمی دانم، اینجا هیچ چیز
علیت را نشان نمی دهد.

آیا با انکوژن ها ارتباط دارد؟ نمی دانم.

همین مورد است که مردان بیشتر
استعداد ویروسی شدن دارند؟

ممکن است. هیچ ارتباطی با
سرطان نداشته باشد. اما امکان-

تحقیق بیشترهست.

رابطه بین وجود ویروس و

جهش ژنتیکی مرتبط با سرطان قوی است.

اینگونه نتیجه گرفتیم.

پس، باید سوالات بیشتری را پاسخ دهیم،

اما می دانید،علم می داند چه کارکند.

با این همه آزمایش و تحقیق آزمایشگاهی-کارم

خیلی قابل تقدیرنیست.

دون ومن با هم -

همکاری کریدم. این شخص پروژه را
درآزمایشگاه من آغازکرد،واین شخص

درباره سرطان پروستات تحقیق کرده است.

بسیار سپاسگزارم. (تحسین)