استارت‌ آپ محقق ایرانی برای تشخیص بیماری‌ ها با استفاده از حشرات

ابوالفضل امیری

آبادان نیوز : محققان صدا های مختلف انسان و سگ را برای سگ‌ ها پخش کردند و فعالیت مغز سگ‌ ها را با استفاده از نوار مغزی غیر تهاجمی در حین این عمل ثبت کردند و متوجه شدند که سگ‌ها صدای انسان و سگ را متفاوت پردازش می‌کنند.

محققان دانشگاه "اوتووش لوراند"(ELTE) در بوداپست مجارستان، بینش جدیدی در مورد پردازش عصبی اطلاعات شنوایی در سگ‌ها به دست آورده‌اند. آنها در مطالعه جدید خود که در مجله Royal Society Open Science منتشر شده است، از یک الگوی غیرتهاجمی نوار مغزی براساس روش‌های انسانی برای مطالعه نحوه پردازش سیگنال‌های شنیداری مختلف توسط سگ‌ها استفاده کردند و برای اولین بار تفاوت‌هایی را در پاسخ به صداهای انسان و سگ در آنها مشاهده کردند.

ما انسان‌ها با شنیدن صدای دو گونه متفاوت و آشنا، معمولاً می‌توانیم صداها را بر اساس گونه‌ای که صدا از آن آمده است، تشخیص دهیم. اما آیا سگ‌ها نیز می‌توانند این کار را انجام دهند؟ محققان دپارتمان رفتارشناسی در دانشگاه "اوتووش لوراند" در مطالعه‌ای که اخیرا منتشر شده است، متعهد به شناسایی فرآیندهای مغزی مسئول تمایز گونه‌ها شدند.

"آنا بالینت" عضو گروه تحقیقاتی رفتارشناسی تطبیقی این دانشگاه می‌گوید: ما در حالی که فعالیت مغزی سگ‌ها را با استفاده از نوار مغزی غیرتهاجمی ضبط می‌کردیم، صداهای مختلف انسان و سگ را برای آنها پخش ‌کردیم. روش مورد استفاده ما بر خلاف بسیاری از روش‌های نوار مغزی که در مطالعات حیوانی استفاده می‌شود، بر اساس روش‌های انسانی و کاملاً بدون درد و غیر تهاجمی است.

۱۷ خانواده از سگ‌ها در این مطالعه شرکت داده شدند، در حالی که محققان الکترودهایی را روی نقاط خاصی روی سر آنها قرار دادند و صداهای غیرکلامی انسان و سگ را برای آنها پخش کردند.

آواهای انسانی از خنده که رفتار و صدای مثبتی است تا خمیازه و سرفه که رفتاری خنثی محسوب می‌شود، متغیر بود. در حالی که آواهای سگ از پارس بازیگوشانه(مثبت) تا نفس نفس زدن و بو کردن(خنثی) متغیر بود.

در نهایت تجزیه و تحلیل سیگنال‌های ثبت شده نوار مغزی نشان داد که مغز سگ‌ها، صداهای این دو گونه را به شکل متفاوت پردازش می‌کند.

"هوبا الود" دانشجوی دکترا در دپارتمان اخلاق شناسی این دانشگاه توضیح داد که این اولین بار است که سگ‌ها به این شکل بررسی می‌شوند. علاوه بر این، این اثر تمایزی خیلی زود و در ۲۵۰ میلی‌ثانیه رخ می‌دهد، بنابراین پردازش عصبی صداهای انسان و سگ یک چهارم ثانیه بعد از شروع انتشار صدا از شروع می‌شود.

"مارتا گاچی" محقق اصلی این گروه تحقیقاتی تاکید کرد: یک یافته مهم دیگر، تفاوت بین پاسخ‌های مغز به صداهای مثبت و خنثی بسته به گونه‌ی سگ‌ها است. بنابراین ما توانستیم به طور تجربی نشان دهیم که مغز سگ‌ها به محتوای احساسی صداهایی که می‌شنوند نیز پاسخ می‌دهد.

"آنا بالینت" نتیجه گرفت: نکته مهم و اصلی این یافته‌ها این است که با استفاده از این روش می‌توانیم به جزئیات جدیدی از عملکردهای عصبی دوستان دیرینه چهارپای خود و نحوه پردازش سیگنال‌های صوتی آنها دست یابیم.

بر طبق یک مقاله جدید، ۲ واکسن تجربی در برابر عفونت به ویروس "مونو"(mono) که در ابتلا به سرطان نقش دارد و به عنوان یک محرک بالقوه برای بیماری مولتیپل اسکلروزیس (multiple sclerosis) به اختصار "ام‌ اس"(MS) در نظر گرفته می‌شود ، نتایج امیدوارکننده‌ ای در حیوانات نشان داده‌اند.

دکتر گری "نابل"(Gary Nabel)، محقق ارشد، رئیس و مدیر عامل شرکت "ModeX Therapeutics" که یک استارتاپ زیست‌فناوری کوچک است، می‌گوید این واکسن‌ها که تاکنون فقط روی حیوانات آزمایش شده‌اند، دو مسیری که ویروس اپشتین بار(EBV) بوسیله آن‌ها در داخل بدن ریشه می‌دواند را مسدود می‌کنند.

"نابل" می‌گوید: پیشگیری از ویروس اپشتین بار دشوار است زیرا این ویروس در دو نوع سلول مستقر می‌شود. سلول‌های ایمنی B که آنتی بادی تولید می‌کنند و سلول‌های اپیتلیال یا پوششی(epithelial) که سطوح داخلی و خارجی بدن را می پوشانند.

"نابل" افزود: این واکسن‌های جدید به گونه‌ای مهندسی شده‌اند که باعث ایجاد یک واکنش ایمنی برای مسدود کردن مسیر عفونت هر دو نوع سلول می‌شوند.

به گفته‌ ی محققان در حال حاضر هیچ واکسن تایید شده‌ای وجود ندارد که از ویروس اپشتین بار که بیش از ۹۵ درصد از بزرگسالان را در سراسر جهان آلوده کرده است محافظت کند.

اپشتین بار در درجه اول به عنوان عامل بیماری مونونوکلئوز عفونی شناخته می‌شود.

"نابل" می‌گوید: این ویروس، سلول‌های B که تولیدکننده آنتی‌بادی هستند را آلوده می‌کند و باعث تکثیرغیرعادی آن‌ها می‌شود. ایجاد التهاب زیاد باعث ابتلا به اختلالات سیستم ایمنی می‌شود که درمان آن چندین ماه به طول می‌انجامد.

به گفته‌ی "نابل"، علاوه بر این، اپشتین بار اولین ویروس انسانی بود که ارتباطش با سرطان‌ها، در درجه اول سرطان لنفوم و سرطان معده مشخص شد. این ویروس هر ساله باعث ابتلای بیش از ۲۰۰ هزار نفر به سرطان می‌شود.

به تازگی نیز محققان دریافته‌اند که خطر ابتلا به مولتیپل اسکلروزیس در صورت آلوده شدن به ویروس اپشتین بار ۳۲ برابر افزایش می‌یابد.

بر اساس مطالعه دیگری که در ماه ژانویه در مجله نیچر منتشر شد، اعتقاد بر این است که اپشتین بار در برخی افراد با فریب دادن سیستم ایمنی برای حمله به سلول‌های عصبی بدن باعث ایجاد بیماری ام اس می‌شود.

به گفته "نابل"، این واکسن‌های آزمایشی با ترکیب ژنتیکی دو نوع پروتئینِ اتصال با پروتئینی مشترک به نام فریتین کار می‌کنند. پروتئین‌های اتصال به اپشتین بار اجازه ورود به سلول‌های B و سلول‌های اپیتلیال را می‌دهند.

"نابل" می‌گوید که وظیفه معمول فریتین حمل آهن در خون است، اما مهندسی ژنتیک به آن ماموریت جدیدی می‌دهد.

"نابل" افزود: سیستم ایمنی پروتئین‌های عفونت ویروسی را می‌بیند و پاسخی نشان می‌دهد که از نظر تئوری می‌تواند در برابر عفونت‌های آینده توسط ویروس واقعی ایمنی ایجاد کند.

بر اساس گزارش جدیدی که در روز ۴ مه در مجله‌ی "Science Translational Medicine" منتشر شد، این واکسن‌ها موفق به ایجاد پاسخ‌های آنتی‌بادی قوی در موش‌ها و میمون‌ها شدند.

"نابل" می‌گوید که محققان امیدوارند بتوان آزمایش‌های بالینی این واکسن‌ها در انسان را ظرف یک سال آینده آغاز کرد. با این حال، توجه به این نکته مهم است که نتایج به دست آمده از مطالعات حیوانی همیشه در انسان به دست نمی‌آید.

"آریا صمیمی" موسس استارت آپ "InsectSense" است که در این استارت آپ آنها از نوآوری‌های توسعه داده شده با الهام از حشرات برای تشخیص بیماری استفاده می‌کنند.

وقتی به نوآوری فکر می‌کنیم، اولین چیزی که اغلب به ذهن‌مان خطور می‌کند رایانه‌ها و ربات‌های پیچیده هستند. اما طبیعت همچنین می‌تواند به عنوان منبع الهامی برای یافتن راه‌حل‌هایی باشد که هر روز با آن روبرو هستیم. استارت آپ "InsectSense" فناوری‌های نوآورانه‌ای که بر پایه حشرات است، توسعه می‌دهد.

آریا صمیمی، بنیانگذار این استارت آپ گفت: ما از زنبور عسل برای تشخیص بیماری در گیاهان، حیوانات و انسان‌ها استفاده می‌کنیم. او با سایت Innovation Origins در مورد نحوه عملکرد شرکت صحبت کرده است.

چرا حشرات؟

حشرات بیش از هر گونه دیگری روی زمین وجود داشته‌اند. دلیل اینکه آنها توانسته‌اند برای مدت طولانی زنده بمانند این است که می‌توانند به خوبی با محیط خود سازگار شوند و توانایی‌های زیادی دارند. بنابراین چرا نباید از کمک آنها برای حل مشکلات استفاده کنیم؟ به عنوان مثال ما در InsectSense از زنبورهای عسل استفاده می‌کنیم. آنها توانایی‌هایی دارند که انسان‌ها از آن برخوردار نیستند و حس بویایی باورنکردنی دارند. آنها آنقدر حس بویایی قوی دارند که می‌توانند یک قطره آب خاص را در ۲۰ استخر شناسایی کنند. هیچ انسان یا فناوری نمی‌تواند با آنها رقابت کند.

نوآوری شما که با الهام از زنبور عسل ایجاد شده است، چگونه عمل می‌کند؟

ما در حال توسعه یک حسگر زیستی به نام BeeSense هستیم. این به عنوان نوعی سیستم تشخیصی و ابزار غربالگری برای تشخیص بیماری در افراد، حیوانات و گیاهان عمل می‌کند. زنبورهای عسل قادر به تشخیص تغییرات متابولیک در گیاهان هستند. اگر گیاهی بیمار شود، زنبورها متوجه آن می‌شوند. در نهایت، سیستم ما می‌تواند به کشاورزان کمک کند تا بیماری‌ها را در مراحل اولیه شناسایی کنند که این امر به جلوگیری از گسترش ویروس‌ها و بیماری‌ها منجر می‌شود. از آنجایی که این یک راه حل با فناوری سطح پایین است، استفاده از نوآوری ما آسان است و می‌توان به راحتی از آن در کشورهای در حال توسعه استفاده کرد. می‌توانید دستگاه کوچک ما را در دست بگیرید یا آن را روی میز کار قرار دهید. یک راه برای درک آن این است که یک جعبه کفش را تصور کنید که زنبورها در داخل آن هستند. ما قادر به نظارت بر رفتار آنها و ترجمه آن به اعداد هستیم. آزمایش‌ها فقط چند ساعت طول می‌کشد و پس از پایان انجام آنها، زنبورها دوباره به حیات وحش رها می‌شوند.

آیا به غیر از زنبور عسل از حشره دیگری هم استفاده می‌کنید؟

ما همچنین در حال کار بر روی یک محصول جدید به نام LumiNose هستیم. این یک دستگاه کوچک مجهز به یک زیست‌تراشه است که با گیرنده‌های بویایی حشرات مختلف کار می‌کند. تراشه ما در ترکیب با یادگیری ماشینی، قادر به تشخیص انواع بیماری‌ها است و اگر بیماری شناسایی شود، شدت آن نیز مشخص می‌شود. به عنوان مثال، بر اساس تجزیه و تحلیل تنفس، می‌توانیم بگوییم که آیا فردی سرطان پستان دارد یا خیر و اگر دارد بیماری این فرد در چه مرحله‌ای است. در نهایت، این تراشه می‌تواند به پزشکان کمک کند تا تشخیص دهند کدام دارو بهترین کارایی را دارد.

توسعه این دو نوآوری چه زمانی به طول انجامیده است؟

وقتی نوبت به BeeSense می‌رسد، ما در حال انجام تعدادی آزمایش و همچنین تایید اعتبار محصول خود هستیم. ما با شرکای بخش کشاورزی برای انجام همه این کارها همکاری می‌کنیم. من انتظار دارم سال آینده بتوانیم وارد بازار شویم. درباره LumiNose باید بگویم ما هنوز در مرحله اولیه هستیم و چندین سال دیگر تحقیق و توسعه لازم است تا این محصول خاص برای بازار آماده شود. ما قصد داریم سال آینده چندین طرح آزمایشی را برای توسعه بیشتر این فناوری آغاز کنیم.

با چه چالش‌هایی روبرو هستید؟

مانند هر استارت آپ دیگری ما نیز به دنبال تامین مالی و بودجه هستیم. علاوه بر این، با توجه به اینکه ما فناوری‌های پلتفرم را می‌سازیم، گاهی اوقات تشخیص اینکه ابتدا باید روی کدام بازار تمرکز کنیم دشوار است. در حال حاضر، با BeeSense، ما عمدتا در بخش کشاورزی فعال هستیم. اما چه کسی می‌داند شاید بازار دیگری در نهایت برای ما مناسب‌تر باشد. ما باید شروع کنیم به اینکه دریابیم دقیقا چگونه می‌خواهیم در آینده نزدیک رشد کنیم. علاوه بر این، پس از توسعه فناوری خود برای بخش کشاورزی، ما خوشحال خواهیم شد اگر BeeSense بتواند با ارائه غربالگری سریع برای بیماری‌های انسانی جان انسان‌ها را در کشورهای در حال توسعه نجات دهد.

در مدت پنج سال چه کاری می‌توانید انجام دهید؟

ما در عرض دو سال به شدت رشد کردیم. به عنوان یک استارت آپ، باید رویاهای بزرگ داشته باشیم، اما با گام‌های کوچک شروع کنیم. امیدوارم رشد ما ادامه داشته باشد و تا پنج سال دیگر شعبه‌ای در کشور دیگری داشته باشیم و تعدادی فناوری دیگر را به مجموعه خود اضافه کنیم. البته همه بر پایه حشرات هستند. زیرا این چیزی است که من در مورد این شرکت بسیار دوست دارم. اینکه ما بتوانیم به دنیا نشان دهیم که حشرات دارای پتانسیل بسیار بیشتری از آن چیزی هستند که شما فکر می‌کنید.