محقق ایرانی دانشگاه مینه‌سوتا: در ایران برای امروز و در آمریکا برای فردا تحقیق می‌کنند
نسترن صائبی، گروه علم و فناوری آنا- نوید منوچهرآبادی در مهر 1359 در تهران به دنیا آمده است و در سال 2006 به آلمان برای ادامه تحصیل در مقطع فوق لیسانس رشته مهندسی پزشکی و در سال 2009 به آمریکا برای مقطع دکتری در دانشگاه مریلند سفر کرد و از سال 2014 هم به عنوان محقق فوق دکتری در دانشگاه مینه‌سوتا فعالیتش را شروع کرد. وی نزدیک به سه سال است که در زمینه بازیابی پزشکی و درمان سرطان مشغول به تحقیق است.
در ادامه مصاحبه ایمیلی با این محقق ایرانی را می‌خوانید:
تاکنون چند اختراع داشته‌اید؟
من سه اختراع ثبت‌شده دارم که همگی در خارج از ایران بوده است.
یکی کامپوزیت‌ها و متدهای محافظ سرمایی (Cryoprotection) است که در سال 2017 ابداع کردم. این پتنت روشی برای گرم کردن سریع و ارزان مواد زیستی‌ای است که به شکل شیشه‌ای در آمده‌اند. در این اختراع، ما از فلزات و خاصیت القای مغناطیسی آنها برای گرم کردن استفاده می‌کنیم.
دومین اختراعم داربست‌های کامپوزیت برای تخریب حرارتی سلول‌های سرطانی متاستاز در سال 2016 است. این اختراع به کمک گروه دیگری که اتفاقا سرگروه آن یک خانم ایرانی به نام دکتر «سمیرا آذرین» است، انجام شد. در این تحقیق، ابتدا سلول‌های سرطانی را در یک شبکه توری شکل یا همان «داربست» به دام می‌اندازیم و سپس با استفاده از فلزی که در همان نزدیکی کار گذاشته‌ایم از خاصیت القای الکتریکی مغناطیسی استفاده می‌کنیم و آن فلز را گرم می‌کنیم تا با بالا رفتن دما، سلول‌های به دام افتاده به صورت هدفمند از بین بروند. اختراع سومم «نانوگرمایش» یا nanowarming است.
برای موفقیت در عمل پیوند نیاز به وجود ارگان است و به خصوص این موفقیت نیازمند ارگان سالم است. تعداد ارگان‌های موجود برای عمل پیوند خیلی کم و نیاز دائما در حال گسترش است. در نتیجه تعداد بیمارانی که نیاز به پیوند دارند بسیار بیشتر از افراد اهدا کننده است. فعلا تنها راه‌حلی که برای این مشکل وجود دارد، بها دادن به روش‌های نگهداری طولانیمدت ارگان‌‌هاست.
با فناوری موجود، فقط می‌شد بافت‌های نازک (در حد چند میلی‌متر) و در حجم کوچک (کمتر از سه میلی‌متر) را به روش «ویتریفیکیشن» (تبدیل به حالت شیشه‌ای) نگهداری کرد. برای مثال، این شامل بافت‌هایی مثل وریدهای خونی، حلقه‌های سرخرگی، دریچه‌های قلب، پوست و غضروف می‌شود.
در دهه 80 که اولین بار، گرگ فاهی (Greg Fahy)، دانشمند آمریکایی، توانست یک کلیه خرگوش را به حالت شیشه‌ای درآورد، مشکل اصلی از نحوه سرد کردن به چگونگی گرم کردن دوباره بافت یا ارگان تبدیل شد. با روش‌های موجود برای گرم کردن (گرم کردن در تشت آب)، در واقع، کریستال‌های یخ در حجم‌های بالای سه‌میلی‌متر در هنگام گرم کردن به وجود می‌آیند. باید تنش ایجاد شده در اثر ناهمگن بودن نحوه گرمایش را هم اضافه کرد که باعث ایجاد ترک در زمان گرم کردن می‌شود. این دو پدیده به شدت سلامتی بافت یا ارگانی که قصد گرم کردنش را داریم، به خطر خواهند انداخت و عملا دیگر نمی‌توان از این بافت یا ارگان برای عمل پیوند استفاده کرد. مشکلی اصلی این است که سرعت گرمایش باید چندین برابر سرعت مورد نیاز برای سرد کردن باشد تا از ایجاد دوباره کریستال‌های یخ (devitrification) جلوگیری شود.
من و گروه تحقیقاتی‌مان برای سه سال در دانشگاه مینه‌سوتا در مورد اینکه چگونه این مشکل را حل کنیم، تحقیق انجام دادیم. نتیجه این تحقیق بسیار امیدوارکننده بود و مقاله من در این زمینه در مجله «ساینس» در مارس 2017 چاپ شد. گروه تحقیقاتی ما روش‌هایی را برای بار اول انجام داد که «گرم کردن به وسیله نانوذرات» یا «نانوگرمایش» نام گرفته است. در این روش، ما توانستیم دریچه‌های قلبی و ورید و سوراخ‌های کاروتید و فمورال را به وسیله یک کوکتل از مواد شیمیایی نگه‌دارنده در مقابل سرما (کریوپروتکتنت شیمیایی) و نانوذرات اکسید آهن پر کنیم.
لازم به ذکر است که این نانوذرات «زیست‌سازگار» (biocompatible) هستند یعنی به بدن واکنش بدی نمی‌دهند و توسط سیلیکون پوشش داده شده‌اند که باعث می‌شود با مواد شیمیایی ضدسرما (cryoprotectant chemicals) به حالت امولسیون یعنی معلق درآید و ته‌نشین نشود. سپس نمونه‌ها تا دمای منفی 160 درجه سلسیوس (منفی 256 درجه فارنهایت) سرد می‌شوند و به شکل شیشه‌ای درمی‌آیند. حال هر موقع که لازم باشد، باید این نمونه‌ها را گرم کرد. بدین منظور، نمونه‌ها درون یک حلقه مغناطیسی که برای این منظور ساخته شده است، قرار می‌گیرند.
حلقه مغناطیسی در حوزه فرکانس رادیویی کار می‌کند و با تغییر میدان مغناطیسی و الکتریکی درون این حلقه، دوقطبی‌های درون نانوذرات آهنی شروع به حرکت دورانی می‌کند که این خود باعث تولید گرما می‌شود. این تولید گرما اطراف نمونه‌های شیشه‌ای شده، به صورت بسیار موثر انجام می‌شود و وابسته به میزان غلظت و فرکانس و قدرت میدان مغناطیسی دارد. ما نشان دادیم که قادریم حجم‌های بالای نمونه را (50 تا 80 میلی‌متر) به صورت همگن و با سرعت گرمایشی بالا (100 تا 200 سانتی‌گراد در دقیقه) چیزی برای 10 تا 100 برابر سرعت گرمایی روش‌های فعلی گرم کنیم.
در تست‌های مکانیکی و بیولوژیکی، این بافت‌ها اثری از آسیب نشان ندادند. در مقابل، در گروه کنترل که به روش معمولی در تشت آب یا روی یخ گرم شده بودند، اکثر بافت‌ها شدیدا آسیب دیده بودند. ما با روش‌های تصویری مثل «توموگرافی» (پرتونگاری مقطعی)، «میکروکامپیوتری» و «تصویربرداری تشدید مغناطیسی» یا MRI نشان دادیم که می‌توانیم کیفیت شیشه‌ای کردن نمونه‌ها و همینطور بارگیری بافت‌ها توسط این نانوذرات قبل از شیشه‌ای شدن و همینطور شستن بافت از این مواد بعد از عمل گرمایش را با موفقیت انجام بدهیم.
یکی از بزرگ‌ترین مزایای این تحقیق، گروه وسیع دانشمندانی بود که در این پروژه شرکت داشتند. من به عنوان رئیس این گروه تحقیقاتی به همراه تیمی از دانشمندان جوان از گرایش‌های مختلف، به همراه چندین پروفسور از گروه‌های مختلف و مراکز تحقیقاتی مختلف در این پروژه همکاری تنگاتنگی داشتیم. و شاید بزرگ‌ترین چالش این پروژه هماهنگی این گروه بزرگ تحقیقاتی بود که البته شاید بزرگ‌ترین نقط قوت آن هم به شمار آید.
* کاردبرد این تحقیق و اختراع چیست؟
ارگان‌های اهدایی (مثل قلب، کبد و کلیه) باید ظرف چند ساعت پیوند زده شوند چون ارگان بدون خون‌رسانی خواهد مرد. به همین علت بسیاری از اعضا یا ارگان‌های اهدایی به جای پیوند، دور ریخته می‌شوند (حدود ۴۰ درصد). تحقیقات اخیر نشان می‌دهد اگر روشی برای جلوگیری از این اسراف و هدر رفتن ارگان‌های اهدایی پیدا بشود، حدود دو تا سه سال از لیست انتظار برای عمل اهدا کم خواهد شد. ما اعتقاد داریم که تکنولوژی «نانو وامینگ» در این مسیر حرکت می‌کند.
این تکنولوژی کاملا قابل ارتقا به اندازه‌های بزرگتر است تا بتواند حجم‌های بیشتری را شامل بشود و در نتیجه آرزوی دیرینه برای ایجاد بانک اعضا یا ارگان‌ها را به واقعیت تبدیل کند.
چند مثال می‌زنم: زن جوانی را تصور کنید که یکی از تخمدان‌هاش سرطان دارد. با این روش ما می‌توانیم تخمدان سالمش را برای مدت طولانی در بانک اعضا نگهداری کنیم و بعد از اینکه با موفقیت سرطان درمان شد، آن وقت تخمدان سالم را با نانووارمینگ، گرم کنیم و به او پیوند بزنیم.
مثال دیگر: فردی که نارسایی مادرزادی کلیه دارد. اگر این فرد یکی از کلیه‌هایش را در جوانی در بانک اعضا نگهداری کند و بعد از استفاده از آن کلیه دیگر تا زمانی که کلیه از کار بیفتد، می‌توانیم با نانووارمینگ کلیه نگهداری شده را گرم کنیم و به جای کلیه از بین رفته جایگزین کنیم.
* آینده فناوری نانو را چطور می‌بینید؟ آیا به نظر شما انسان در نهایت به آرزوی دیرینه‌اش یعنی «نامیرا شدن» می‌رسد؟
خوشبختانه این تکنولوژی و نتیجه آن، مورد توجه بسیاری از مراکز تحقیقات و بزرگان این علم قرار گرفته است. گروه تحقیقاتی ما در حال انجام چندین پروژه همکاری با دانشمندان بزرگ این علم است. مثلا آقای دکتر گرگ فاهی، که اولین فردی بود که توانست یک کلیه را شیشه‌ای کند، با ما همکاری‌هایی را شروع کرده است. در این پروژه مشترک تحقیقاتی قصد داریم این تکنولوژی نانووارمینگ را روی چندین کلیه شیشه‌ای‌شده که وی برای ما می‌فرستند انجام بدهیم. همینطور گروه دیگری از محققان (کمپانی سیلواتیکا) برای ما چندین تخمدان خوک را فرستاده است تا ما با این روش آنها را گرم کنیم.
ما اعتقاد داریم که بهبود در تولید این نانوذرات، به همراه طراحی دقیق‌تر حلقه‌های میدان مغناطیسی که بتوانند بافت‌های انسان را در بربگیرند می‌تواند قدم‌های بعدی باشد و در انتها به پیوند موفقیت‌آمیز این تکنولوژی بعد از سپری کردن تست‌های FDA منجر شود. به باور من تا یک یا دو دهه دیگر مفهوم بانک اعضا از یک آرزو به یه واقعیت تبدیل خواهد شد.
در زمینه حیات ابدی، باید عرض کنم گروهی هستند که کار نگهداری طولانیمدت بدن انسان را انجام می‌دهند. این کمپانی «الکور» (Alcor) نام دارد. کار این گروه بیشتر شبیه کار فرعون‌ها و نگهداری بدن بعد از مرگ فرد است تا کار ما که نگهداری بافت یا ارگان زنده است. به نظر من ایده نگهداری انسان زنده برای طولانیمدت مثل فیلم‌های علمی تخیلی عملی خواهد شد ولی نه چند قرن دیگر.
* از نظر شما، محققان ایرانی تا چه اندازه در زمینه فناوری نانو پیشرفت داشته‌اند و در مقایسه با تحقیقاتی که در کشورهای دیگر مثل آمریکا انجام می‌شود، وضعیت این فناوری‌ها در ایران چگونه است؟
در اینکه کشور ما دارای استعدادهای زیادی در زمینه‌های مختلف است شکی نیست و این را آمار هم نشان می‌دهد. چیزی که باعث تاسف است نحوه اداره این استعدادها و عدم پرداختن به این استعدادهاست. مدیریت‌های گلخانه‌ای هرگز جواب نمی‌دهد و تحقیقات باثبات نیازمند برنامه‌ریزی‌های علمی و بلندمدت دارند. اگه بخواهم تفاوت بین آمریکا و ایران را در زمینه تحقیقات بگویم، می‌گوید که در ایران، تحقیقات در زمینه امروز است و در آمریکا در زمینه آینده.
* اختراع بعدی که دنبال خواهید کرد چه خواهد بود؟
دوست دارم که تحقیقاتم را به عنوان پروفسور در دانشگاه ادامه بدهم و امیدوارم سریع‌تر بتوانم وارد این فاز جدید از زندگی علمی‌ام بشوم. مطمئنا ایده‌های زیادی در ذهنم هست که دوست دارم وقتی پروفسور شدم، آنها را عملی کنم.
* محبوب‌ترین فناوری از نظر شما چیست؟
اینترنت. همه تحقیقات علمی الان از طریق شبکه اینترنت انجام می‌شود و دیگر به ندرت کسی مقاله‌ای را چاپ می‌کند تا بخواند. همین امر نیز باعث نگهداری و صرفه‌جویی در مصرف کاغذ می‌شود.
* زمان‌هایی که اوقات فراغت دارید، آیا با گوشی خود بازی می‌کنید؟ چه بازی موبایلی یا کامپیوتری دوست دارید؟
شاید برایتان خنده‌دار باشد ولی من از گوشی فراری‌ام. بیشتر اوقات فراغتم را یا فیلم می‌بینم یا دوچرخه‌سواری می‌کنم. کلا برای من دوچرخه‌سواری یک مدیتیشن حساب می‌شود. آخرین باری که بازی کامپیوتری کردم برمی‌گردد به دوران ۱۲ یا ۱۳ سالگی‌ام.
* کلا از چه نرم‌افزارهایی در گوشی‌تان بیشتر از همه استفاده می‌کنید؟
نرم‌افزارهای بانکی، طراحی، ایمیل، سفارش تاکسی و به طور کلی خدمات.
* آیا از اپلیکیشن‌های پیام‌رسان مثل تلگرام یا واتس‌اپ یا ایمو استفاده می‌کنید؟
بله فقط برای ارتباط با خانواده و دوستان
* میزان سواد و علمی جوانان ایرانی را در چه سطح می‌بینید؟ چه توصیه‌ای به جوانان ایرانی دارید؟
به نظر من، استعداد نژاد و مرز ندارد. همه انسان‌ها اگر در شرایط درستی قرار بگیرند، کمابیش می‌توانند توانایی‌هایشان را نشان دهند. متاسفانه در ایران، مکانیسم درستی برای پرورش این استعدادها نیست. شاید در این ۱۵ سالی که من از نظامی آموزشی ایران دور بودم اوضاع بهتر شده باشد ولی حداقل در زمان ما اینطور بود. من توصیه‌ای برای کسی نمی‌توانم داشته باشم، فقط می‌توانم بگویم که آدم باید همیشه امیدوار باشد چون با امید است که زنده است و همیشه فکر کند چون با فکر است که وجود معنا می‌گیرد.
* کلا فضای فناوری و نوآوری در ایران از نظر شما چگونه است؟
به نظرم حرکت‌های خوبی شده است ولی هنوز فاصله ما با کشورهای پیشرو خیلی زیاد است. ما نیاز داریم درهای کشورمان را به روی دنیا باز کنیم و با بقیه دنیا مبادلات علمی و فرهنگی بیشتری داشته باشیم تا این عقب‌افتادگی علمی را جبران کنیم.
* آیا دوست دارید برای زندگی به ایران برگردید؟ دغدغه بزرگ شما در مورد ایران چیست؟
من عاشق کشورم هستم ولی به نظر می‌رسد که وضعیت محیط زیست ایران روز به روز خطرناک‌تر می‌شود. امیدوارم که مسئولان تا دیر نشده است یک فکر اساسی در این زمینه بکنند. من تحقیقاتی را می‌خواندم که می‌گفت تا 100 سال آینده با این روش کسی نمی‌تواند در ایران زندگی کند. به نظرم دور از تصور نیست و واقعا باید مسائل محیط زیست را مردم و مسئولان جدی بگیرند.
انتهای پیام/