تبلیغات
برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات. - تراشه هاى زیستى

برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

تراشه هاى زیستى
گیوم گراله

ترجمه: ع . فخریاسرى
آشكار ساختن ساختار ژنتیك و كشف منشاء استیكى كه جلوى ما گذاشته اند تا نوش جان كنیم...اتحاد الكترونیك و بیولوژى مى تواند حیطه هاى متنوعى چون پزشكى، علوم تغذیه، یا علوم دفاعى را دستخوش انقلاب سازد. سرعت پیشرفت ما آنچنان زیاد است كه خطر زیر پا گذاشتن اخلاقیات واقعاً وجود دارد.

گرى هوپر عضو انجمن بیوتكنولوژى كه كارهاى میلیون دلارى برعهده دارد، با صداى خشن، عینك كوچك هیئت كالین پاول خطاب به همكارانش كه همگى مثل او قدشان حدود دو متر است، مى گوید: «بچه ها، بجنبید! اگر این كار را نكنیم، چینى ها جاى ما خواهند كرد!» این خطر را وجود یك مشت از صاحبان صنایع داروسازى كه سخنرانى هاى رمزى و در لفافه شان مدت ها به درازا مى كشد، به خوبى نشان مى دهد. بر روى صندلى هاى این سالن كه در سال هاى پایانى سده پیش در میدان اتحاد واقع در قلب سانفرانسیسكو ساخته شد، در پشت پرده هاى سنگین و به رنگ قرمز آتشین آن، این مردان پنجاه، شصت ساله به ناگهان از اندیشه آهسته تر كردن سرعت پیشرفت تراشه هاى زیستى به خشم مى آیند. اینجا صحبت از سیلیسیم _ همان ماده اى كه سیم هاى تلفن نیز از آن ساخته مى شوند _ است كه یك رشته DNA (یا رمز حیات) بر روى آن قرار داده مى شود. تراشه اى كه بزرگ تر از نصف یك دانه شكر نیست قادر به كارهایى است _ از پزشكى تا كشاورزى و علوم زیبایى _ كه دیوانه كننده اند.

این مجموعه سحرآمیز، آمیزه اى از بیولوژى و الكترونیك، درصدد زیر و رو كردن آن چیزى است كه بیوتكنولوژى خوانده مى شود. علمى كه قرار است انقلابى در زندگى ما پدید آورد ... ولى چگونه؟ چیز زیادى نمى دانیم. با این حال، ماتما كالیكورا تحلیلگر موسسه «فراست و سالیوان» مطمئن است كه تا ده سال دیگر این ابتكار بازارى بزرگ تر از 10 میلیارد دلار را به روى ما خواهد گشود. گام هاى اولیه صنایعى چون هیولت _ پاكارد، موتورولا و آى بى ام تنها آغاز این راه است.

در واقع این اندیشه چندان جدید نیست. تراشه هاى زیستى در واقع حاصل ازدواج (كه مسلماً قدرى دیرهنگام بود) دو كشف قدیمى است كه بیش از 50 سال عمر دارند. كارهاى جیمز واتسون و فرانسیس كریك _ برندگان جایزه نوبل در رشته فیزیك در سال 1962 _ در حقیقت به سال 1953 بازمى گردد. در این سال دو پژوهشگر مولكول DNA (كه تعیین كننده وراثت ژنتیك هستند) را كشف كردند. مولكول DNA تشكیل شده از دو رشته كه ساختمانى مى سازند كه بر روى خویش مى پیچد و هر یك از این دو رشته قرینه آن دیگرى است. در همین زمان تراشه الكترونیك كه توسط رادیوسازان در ساختمان ترانزیستورها به كار مى رفت، براى نخستین بار ساخته شد. تنها كارى كه باقى مانده بود، ازدواج فرخنده این دو پدیده نوین بود و استفن فودور، زیست شناس از دانشگاه پرینستون، این كار را انجام داد. اندیشه وى بسیار ساده بود: از آنجا كه هر رشته DNA از یك ردیف رمز تشكیل شده كه با دوقلوى خویش به صورتى كاملاً قرینه یكى مى شود لذا كافى است كه یك رشته تنها را بر روى تراشه اى قرار دهیم، در این صورت به محض مواجه شدن آن با دوقلویش صدور یك پیام فلورسانت را تحریم خواهد كرد كه سپس كامپیوتر مى تواند آن را دریافت كند. این تمام جادوى ازدواج فرخنده تكنولوژى هاست: تبدیل یك واكنش زیستى به سیگنال الكترونیك. این اندیشه فى البداهه بسیار جالب بود و بار دیگر در سال هاى دهه ،1990 زمانى كه «پروژه ژنوم انسان» براى یافتن ژنوم كامل انسان به اوج رسید، مطرح شد. از آن زمان هیچ رازى در اینكه تراشه معجزه خواهد كرد، نبود...

نقشه ژنتیك شما فقط به قیمت 300 دلار

در ابتدا این واقعیت به ویژه براى جهان پزشكى شگفتى آور بود كه با استفاده از چنین ابزارى مى توان تشخیص ها را بدون اشتباه و به نحوى بى سابقه داد. دپارتمان زیست شناسى مولكولى در دانشگاه دوك (كارولیناى شمالى) در این میان به موفقیت هایى نائل شد. یكى از پروفسورها، تحقیقاتى را بر روى بیمارى كه مشكوك به ابتلا به سرطان بود، انجام داد. نمونه خونى كه به كمك یك تراشه زیستى از بیمار گرفته شد، این امكان را داد كه ظرف كمتر از ده دقیقه ساختمان ژنتیك بیمار به دست آید و پزشك بلافاصله توانست تصمیم بگیرد كه از چه درمانى استفاده كند. جلوگیرى از اتلاف وقت كه در اینجا بى اندازه ارزشمند است. هنوز هم پس از گذشت پنج سال از آن رویداد مهم، چنین تشخیصى مى تواند یك آزمایشگاه كامل را به مدت چندین روز به تكاپو اندازد. بازار جدیدى متولد شده: تاكنون چندین موسسه پیشنهاد كرده اند كه نقشه ژنتیك آدم ها را به 300 تا 500 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 كار مى كند.

تراشه هاى زیستى كه خود را با بیمارى ها و درمان آنها شناسانده اند، مى توانند به علاوه خطرناك نیز باشند، چه امروز ژن هایى كه نماینده بیمارى هایى هستند، شناخته شده اند. شركت AFFymetrix در كالیفرنیا، جزء نخستین موسساتى بوده كه تراشه هاى زیستى را پذیرفت و اكنون بدین كار مشغول است. یكى از كاركنان این شركت مى گوید: «تراشه هاى ما براى كنترل كردن تركیب مواد غذایى اند، در واقع براى آنكه ببینیم غذاى روبه روى ما كه گوشت گاو یا ماهى معرفى مى شود، همان است كه از آن انتظار داریم.» براى انجام این پروژه شركت مذكور نیاز به حمایت جامعه آمریكا دارد و شریك فرانسوى اش BioMe ,rieux نیز یكى یكى ژن هایى را كه بازسازى مى كند در اختیار آن قرار مى دهد و چه بازارى! این ابزار بسیار كوچك معجزه گر قادر است تا 30 نوع گوناگون مهره داران را شناسایى كند. حتى مى تواند حیوانات را براساس جنس (پستانداران، پرندگان و ماهى ها) یا نوع (ماكیان، گوسفند، خوك، كبك، ماهى قزل آلا) شناسایى كند و حتى از میان جوندگان موش را تشخیص دهد. دانشمندان فكر همه چیز را كرده اند!

ولى قضیه به اینجا ختم نمى شود: تراشه هاى زیستى از گذشته حیوان نیز ما را آگاه مى كند. طبق قوانین فرانسه و اروپا غذایى كه به چهارپایان داده مى شود، نباید منشاء حیوانى داشته باشد. توماس اشلوم برگر رئیس شركت با فرانسه شكسته بسته اى مى گوید: «شما در فرانسه وقتى كه صحبت از گاو مى كنید، به دادن این عنوان به حیوان مطمئنید.» با استفاده از این تكنولوژى مى توان از یك دانه برنج پى برد كه چه نوع كود شیمیایى به آن داده اند و اینكه تحت تغییر و تبدیلات ژنتیكى قرار گرفته یا خیر ... یك كین واقعى. جنگ اطلاعات زیست شناسى آغاز شده است.

پارك منلو در حومه پالوآلتو راهروى ورودى با كپى تابلوى «مطالعه رنگ ها» اثر كاندینسكى (1913) تزئین شده اند. پژوهشگران باذوقند، آیا به همین اندازه بااستعداد نیز هستند؟ این موسسه كه در سال 1997 از سوى شیمى دان آلكس زافارونى (مجله Forbes را به یاد قهرمان فقید اسكاتلندى، جیم كلارك بیوتكنولوژى نام نهاده) بنیانگذارى شده به كاربرد به كلى جدیدى از تراشه هاى زیستى مى پردازد: ردیابى اشیا. اوگوست مورتى 50 ساله كه اصلاً نیویوركى است و بیش از نیمى از عمرش را در بخش زیست شناسى گذرانده اكنون به فروش تراشه هاى زیستى سنتى _ كه در واقع فعالیت اصلى موسسه را تشكیل مى دهد - مشغول است. این بار او فكر مى كند، كسب و كار خوبى خواهد داشت. به تازگى یكى از مارك هاى بسیار شیك و گرانقیمت به وى مراجعه كرده و از نمونه هاى تقلیدى كیف هاى چرمى اش كه از چرم نژاد خاصى از گاوهاست، شاكى است باید دید كیف هاى چرمى تقلیدى در رمز ژنتیك چه تفاوت كم وبیش اندكى با چرم اصیل دارند. مورتى تنها یك كار جزیى مى كند. وى «اثر انگشت» چرم اخیر را بر روى یك تراشه زیستى قرار مى دهد و هر بار كه كیف هاى وارداتى سوءظن مأمور گمرك را برمى انگیزند، كافى است «اثر انگشت» آنها با آنچه كه به عنوان نمونه موجود است مقایسه شود.

بخش خصوصى تنها كسانى نیستند كه در این میان منتفع مى شوند، بلكه دولت نیز مى تواند از ثمرات این تكنولوژى بهره مند شود. بر روى تپه ماهورهاى پوشیده از درختان انگور در كالیفرنیا هزاران نفر از پژوهشگران در آزمایشگاه لارنس لیومور كه در سال 1952 به بزرگداشت مخترع سیكلوترون به نام وى نامیده شد، مشغول كارند. در سالن هاى فوق سرى این آزمایشگاه _ كه حتى مشاهده آنها توسط افراد خارج از آزمایشگاه مستلزم داشتن اجازه كتبى مقامات است _ پژوهشگران بر روى روش هاى مقابله با میكروب سیاه زخم مطالعه مى كنند. این پودر كه مقامات و كنگره را در آمریكا پس از 11 سپتامبر سال 2001 اینچنین وحشت زده كرده، در واقع چیزى جز یك آنزیم نیست. با این حال به بركت وجود و ساخت تراشه هاى زیستى مناسب به راحتى مى توان آن را شناسایى كرد.

اما كار به اینجا ختم نمى شود. در پایان سال 2003 پنتاگون اعتبارى به مبلغ بیش از 2 میلیون دلار را در اختیار گروهى در دانشگاه ویرجینیا قرار داد كه از جمله گیرنده هاى بسیار كوچكى را بر روى پوست سربازان داوطلب پیش از آغاز جنگ پیوند زند. این ترموستات هاى واقعى سلامتى سربازان، علاوه بر اندازه گیرى میزان آنتى كر (ضد باكترى یا سموم) بدن آنها این امكان را نیز به وجود مى آورد كه به صورت شناسنامه هاى ژنتیكى آنها عمل كنند. این كمك ذى قیمتى به جراحانى است كه ناچارند سربازان را در همان حالت بیهوشى و بى خبرى تحت عمل جراحى قرار دهند. كاربردهاى دیگرى كه براى این وسیله ارزشمند متصور است، از این قرارند: سربازانى كه در بیابان گم مى شوند و به واحه اى مى رسند، مى توانند تراشه را در تماس با آب قرار دهند و دریابند كه آب آلوده (مثلاً بقایاى ناقلان ویروس سرخك) است یا خیر. علاوه بر میدان هاى نبرد، تراشه هاى زیستى كاربردهایى نیز در فضا دارند.

ناسا كه یكى از شركاى برنامه دانشگاه ویرجینیاست، درصدد است فضانوردان خویش را مجهز به چنین تراشه هایى سازد كه بتواند از هیوستون سطح قند خون فضانوردان در مأموریت را اندازه گیرى كند. در كاپ كاناورال تاكید مى شود: «این برنامه را با میل و علاقه دنبال مى كنیم. همه اینها چراغ سبزى است براى تولید انبوه تراشه هاى زیستى.»

در ورودى AFFymetrix كه در 20 كیلومترى سمت كالیفرنیا قرار دارد، نوشته اى از طلا _ كه یادآور دوران هجوم براى یافتن رگه هاى طلا در زمان هاى گذشته است _ ما را باخبر مى سازد كه ده سال از ساختن آن گذشته است. ولى گویى اینجا آغاز و پایان جهان است. براى آنكه به این عمل ضدعفونى شده و عارى از میكروب پا گذارید، مدیر آنجا براد كریگر از شما مى خواهد كه وارد سالنى شوید كه همزمان سى تایى هواكش بسیار كوچك شما را تحت بمباران هواى تصفیه و فرآورى شده قرار مى دهند. تنها چیزهایى كه مى توانید با خود داشته باشید، عبارتند از یك كوله پژوهش بر دوش، یك چراغ قوه، شماره تلفن هاى اشخاصى كه 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 كه بسیار تحت نظر است. در اینجا یخچال هاى بزرگى قرار دارند كه تورهایى از آن حفاظت مى كنند. در داخل این گاوصندوق هاست كه موسسه ردیاب هایى از جنس DNA خود را ذخیره كرده است. رشته هاى تكى DNA وجود دارند كه سطح گلوكز را تعیین مى كنند. نوعى سفارش كاركنان سفارش هزاران DNA از مشتریان دریافت مى كنند كه آنها را به كمك روبوت ها بر روى صفحات شیشه اى رشته بسیار كوچك نگهدارى مى نمایند. این تراشه هاى زیستى كه هركدام یك در یك سانتیمتر ابعاد دارند، مى توانند چندین هزار ردیاب را در خود داشته باشند.

یك بازار واقعى كه جاى خود را در بورس هم باز كرده است: افى متریكس سالانه چندین صد هزار تراشه مى فروشد. استیوم لومباردى یكى از اعضاى گروه، در حالى كه 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 یك كهنه كار به خوبى دیده مى شود. وى در گذشته به صورت دستى و با پیپت تشخیص هایش را صورت مى داد. ولى امروز كار به روشى بسیار پیشرفته صورت مى گیرد، موسسه اى كه مشغول كار است شبانه روز 24 ساعت و در هفت روز هفته فعالیت مى كند. «ما كم كم داریم به صورت اینتل این صنعت در مى آییم: تراشه هاى ما در انبوهى از تكنولوژى در آینده دیگر به چشم نخواهند آمد.»

با این حال افى متریكس ناچار به مبارزه كردن است چرا كه كالیفرنیا در این میان تنها نیست. دیگرانى هستند كه به سرعت پیش مى روند. مثلاً در فرانسه داباگ در قطب ژن اورى (اسون) در آغاز راه است. در چین چندین صد پروژه كه در ابتدا با تزریق ده ها میلیون دلار از سوى دولت كار خود را شروع كردند، اكنون اندك اندك مستقل مى شوند. علاوه بر این ما شركت هاى بزرگى چون جنرال الكتریك، موتورولا، آى بى ام، ابزارهاى تگزاس، كورنینگ، هیتاچى- كه در ساخت «مركز حیاتى» عظیم هنگ كنگ مشاركت 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 15درصد رشد را به ثبت رساندیم.» در واقع این موسسه متكى به هیولت پاكارد است. (هیولت پاكارد پیش از استقلال آن را به وجود آورد) كه با 142000 كارمند داراى قدرت واقعى است Agilent كه سالانه بیش از یك میلیارد دلار خرج تحقیقاتش مى كند، امروز آزمایشگاه كاملى را بر روى یك تراشه به بازار آورده كه 20 هزار ژن در آن جاى دارد. تازه واردى كه میدان نبرد را- كه شرط ضرورى موفقیتش است- داوطلبانه و بدون برخوردار شدن از امتیازات پذیرش صلح ترك گوید، چیزى نصیبش نمى شود. تراشه ها هنوز گرانند و گاه تا چندین ده دلار قیمت دارند. افى متریكس براساس آمار و ارقام افتخار مى كند كه از سال 1996 قیمت ها را بسیار پایین آورده، در آن سال قیمت یك تراشه فراتر از 200 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 كننده آمریكایى فیبرهاى نورى- كورینگ ماده اى از شیشه ساخته كه داراى هزاران حفره بسیار كوچك است كه ردیاب هاى DNA در داخل آنها جاى مى گیرند. به گفته شركت مذكور، با این ماده جدید در هر دقیقه بیشتر از سابق مى توان تراشه تولید كرد و بدین ترتیب هزینه هاى تولید را كاهش داد.

تب جمع آورى و ثبت اطلاعات

حتى در شرایط ارزانى، مشكلات دیگرى در پیش پاى تراشه هاى زیستى قرار دارند، چه رشته هاى DNA مسائل و موضوعات بسیار جدى پیرامون اخلاقیات را به پیش مى كشند. اولین آنها برملا كردن، مثل دستكارى اطلاعات محرمانه خصوصى است. چگونه مى توان این بانك هاى عظیم اطلاعاتى را كه هزاران اطلاعات راجع به تنوع ژنتیك را گرد آورده اند، كنترل كرد؟ در انگلستان بیوبانك این كشور نمونه هایى از DNA 500 هزار داوطلب را جمع آورى كرده است. آیا روزى سناریوى فیلم آمریكایى «خوش آمدید به گاتاكا» كه در آن اوما تورمن عاشق اتان هاوك به وى كمك مى كند تا از چنگال یك دولت پلیسى كه در آن موفقیت نه از كار یا دانش بلكه از رمز DNA افراد حاصل مى شد بگریزد، به واقعیت نخواهد پیوست؟ این تب حتى به كانادا نیز راه یافته، در اینجا هشت ماه است كه پروژه غول آساى كارتاژن مشغول جمع آورى و ثبت اطلاعات مربوط به بیمارى هاست، اطلاعاتى كه به آسانى در اختیار بخش خصوصى قرار گیرد و اما استونى، دو سال است كه سرسختانه سیاست فناورى پیشرفته را در پیش گرفته و این اندیشه جاه طلبانه را در سر دارد كه اطلاعات ژنتیك تمام شهروندان خویش _ و نه فقط بیماران _ را جمع آورى كند. ولى این همراهى، بسیار مهم _ جذاب ولى به همان اندازه نگران كننده _ انسان و الكترونیك است كه همه را نگران مى كند و به گفته گلن مك گى مسئول مسائل و موضوعات اخلاقى در دانشگاه پنسیلوانیا: «انسان همان احساس نگرانى را دارد كه در نخستین روزهاى كلون هاى ژن ها (بازسازى و كشت ژن ها در محیط مصنوعى) داشت، احساس اینكه نمى داند بالاخره كار به كجا ختم مى شود.» وى اخیراً كتابى تحت عنوان «آن سوى علم ژنتیك» منتشر كرده كه در آن شدیداً به وضع موجود كه در آن عموم مردم از كمبود اطلاعات و آگاهى رنج مى برند خرده گرفته است: «زمان آن فرا رسیده كه پس از این همه سال تحولات بى سروصدا بالاخره در جعبه سحرآمیز را بگشائیم…»

ولى تهاجم ژن ها به دنیاى الكترونیك قصد از پاى ایستادن را ندارد. موسسه وایزمن نخستین كامپیوتر براساس DNA را به راه انداخته است. این كامپیوتر كه بسیار كوچك تر از كامپیوترهاى 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 كامپیوتر بر پایه چهار فرآورى مى شوند (الفباى ژنتیك از چهار رمز تشكیل شده است: A براى آدنین، T براى تیمین، C براى سیتوزین و G براى گوانین) و نه برپایه دوتایى (0 و 1) همچون كامپیوترهاى كلاسیك چهار در برابر دو: طرفداران این كامپیوترها لاف مى زنند كه قدرت آنها چهار برابر افزایش مى یابد. یك مثال؟ مایا، نخستین كامپیوتر DNA تمام بازى هاى tic-tac-toe (بازى با شركت دو حریف كه هر یك سعى مى كند سه حرف را به صورت افقى، عمودى، یا مورب زودتر از آن دیگرى به صورت یك 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 كه كامپیوترهاى امروزى از هر ده مورد بازى تنها شش مورد شانس برملا شدن از حریف انسانى را دارند…

سخن آخر

در فرانسه فعالیت تراشه «كمیساریاى انرژى اتمى» 40 نفر پرسنل در ژنوپل دورى (Genopole D,Evry) دارد و مى تواند سالانه 10 هزار تراشه DNA تولید كند. بانك ژن هاى انسانى آن كه در پایان ماه آوریل تكمیل شده، هم اكنون بیش از 25 هزار ژن (ردیف پیاپى باز هاى آلى تشكیل دهنده مولكول DNA) را در اختیار دارد.

http://www.electroo.blogfa.com/cat-17.aspx

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :