کاشفان عامل عمر جاویدان

محسن عظیمی‌راد

آغاز ماه اکتبر برای بسیاری از دانشمندان رشته‌های علوم پایه، روزهای پرهیجانی است. روزهایی که فرهنگستان پادشاهی دانش‌های سوئد، بخشی از میراث آلفرد نوبل را به بهترین دانشمندان رشته‌های علوم پایه اهدا می‌کند. جایزه نوبل، نه به‌خاطر مبلغ آن بلکه به‌خاطر اعتبار دانشمندانی که با تحقیقات بنیادی‌شان، گام‌های بزرگی در پیش‌برد علم برداشته‌اند، اکنون تبدیل به مهم‌ترین جایزه علمی دنیا شده‌است. طبق سنت هرساله، اعلام برندگان با نوبل فیزیولوژی و پزشکی توسط مؤسسه «کرولینسکا» شروع می‌شود.

جایزه نوبل پزشکی امسال، یکی از هیجان‌انگیزترین جوایز نوبل در چندسال گذشته بوده ‌است. چون این جایزه به یکی از جذاب‌ترین شاخه‌های زیست‌شناسی اهداشد؛ زیست‌شناسی مولکولی. با‌توجه به جهش رو به جلو در پزشکی که از اواسط دهه ١٩٨٠ آغاز شده، در چندسال گذشته، تحقیقاتی در شاخه‌های مختلف پزشکی برنده این جایزه شده‌اند که هرکدام از آن‌ها جذابیت‌های ژورنالیستی خاص خودشان را داشته‌اند.

مانند دو جایزه سال‌های ٢٠٠٥ و ٢٠٠٨ که به تحقیقات میکروبیولوژی داده‌شد (اولی به کاشفان هلیکوباکتر پایلوری که به واسطه کشف‌شان، زخم معده درمان شد و دومی به کاشفان دو ویروس، یکی HIV و دیگری HPV که اولی عامل ایدز است و دومی عامل سرطان گردن رحم است و به‌واسطه کشف آن بود که واکسن این سرطان به‌عنوان نخستین واکسن قطعی یک نوع سرطان، در تاریخ پزشکی ابداع شد).

اما زیست‌شناسی مولکولی، جذابیت‌هایی بیشتر از بقیه رشته‌های پزشکی دارد. زیرا تحقیقات در این‌زمینه، تاکنون توانسته به خیلی از پرسش‌های بنیادی در تاریخ علم از پیدایش حیات روی زمین تا مکانیزم تکامل موجودات زنده پاسخ بگوید. هرچند هنوز خیلی پرسش‌های اساسی دیگر در این زمینه باقی مانده ولی به‌نوعی می‌توان گفت که تحقیقات مولکولی، دربین سایر بخش‌های پزشکی، نقش یک صف‌شکن لشگر را برای فتح نقاط تاریک پیرامون حیات بازی می‌کند.

لیز بلک‌برن و شاگردش کرول گریدر

اما جایزه امسال به دو خانم و یک آقا اهدا شد که با تحقیقات‌شان در اواسط دهه ١٩٩٠ نشان ‌دادند که ناحیه تلومر، در انتهای کروموزم، نقشی اساسی در حفظ کروموزوم و پایداری آن هنگام تقسیم سلولی برعهده دارد. کروموزوم بخشی از هسته سلول است که اطلاعات ژنتیکی در آن ذخیره می‌شود. این اطلاعات در حقیقت به‌صورت ٤ نوع کد به نام‌های اختصاری A، G، T و C که ٤ تا باز هستند، روی دنباله‌ای به‌نام دی‌ان‌آ پشت سر هم قرار می‌گیرند.

هر ژن بخشی از اطلاعات مربوط به رفتارهای حیاتی را در خود ذخیره می‌کند که این اطلاعات، دنباله‌هایی از این ٤ باز هستند. هر دسته سه‌تایی، یک کد است که معادل آن یک اسید آمینه قرار می‌گیرد. وقتی به اطلاعات حیاتی احتیاج باشد، در فرآیندی پیچیده موسوم به «رونویسی و ترجمه»، این دنباله بازها به دنباله‌ای از اسیدهای آمینه تبدیل می‌شود (کد می‌شود) که به آن‌ها پروتیین یا آنزیم گفته می‌شود و به‌طور مستقیم، فعالیت‌های حیاتی موجود زنده، از یک تک‌سلولی ساده تا انسان را کنترل می‌کنند.

تلومر هم که ناحیه انتهایی کروموزم‌های خطی است، دنباله‌ای از همین بازها است که البته کدکننده پروتئین خاصی نیست. تلومر پستانداران، دنباله‌ای تکراری، از ترکیب TTAAGGG پشت‌سرهم است. تلومر هم مثل بقیه قسمت‌های دی‌ان‌آ، دورشته‌ای است اما در انتها به‌صورت یک حلقه به‌نام T در می‌آید که با اتصال به پروتیین، تثبیت می‌شود. درحقیقت وجود آن باعث می‌شود که ته کروموزوم باز نباشد تا باعث پیوستگی‌های نابجا و تخریب دنباله ژنتیکی شود. این دقیقاً همان چیزی بود که الیزابت بلک‌برن، کرول گریدر و جک زوستاک به‌آن پی بردند و حالا به‌خاطر این کشف، مستحق دریافت مهم‌ترین جایزه علمی دنیا شدند.

تلومر انسانی (نواحی زرد)

در یک رشته دی‌ان‌آ خطی، فرآیند رونویسی یک دنباله ژنتیکی در انتهای خط، بامشکل مواجه می‌شود. چون بالاخره کار باید یک جایی تمام شود. اما آنزیم‌های همانند ساز، برای تمام کردن کار، دنبال یک رادیکال –OH3‌ می‌گردند تا انتهای پروتیین کدشده را با آن ببندند. برای رفع این مشکل، آنزیم تلومراز، با سنتز تلومر وارد عمل می‌شود. این هم فرآیند پیچیده‌ایست که بخش دوم عنوان نوبل امسال را شامل می‌شود.

با وجود این‌که این تحقیقات مولکولی، بسیار بنیادی است؛ اما به‌محض کشف مکانیزم اثر تلومر در بقای کروموزوم، گروه‌های تحقیقاتی زیادی به‌سراغ کاربردی کردن این کشفیات رفتند. مهم‌ترین فعالیت‌های در این زمینه، حول درمان سرطان و پیداکردن دارویی برای این بیماری می‌گردد. زیرا سلول‌های سرطانی سلول‌هایی هستند که پی‌درپی تقسیم می‌شوند. این خاصیت به‌خاطر حفظ طول تلومر در این سلول‌هاست که با تولید آنزیم تلومراز به‌دست می‌آید.

در حقیقت یک سلول وقتی سرطانی می‌شود که عاملی مثل یک ویروس یا جهش ژنتیکی یا هرچیز ناشناخته دیگری باعث ایجاد توانایی تولید تلومراز در سلول معمولی می‌شود. این آنزیم، آنزیم دیگری به‌نام دی‌ان‌آ پل‌مراز را مجبور به نسخه‌برداری کامل از کروموزوم می‌کند. و به‌این ترتیب، تومور سرطانی شکل می‌گیرد. حالا ایده این است برای کنترل سرطان، دارویی بسازیم که تلومر را در سلول‌های سرطانی ازبین برده و آن‌ها را نابود کند. اما این پژوهش‌ها هنوز به نقطه امیدوارکننده‌ای نرسیده‌است و بعضا تاثیرات منفی هم در آزمایش‌ها دیده شده‌است.

آما آن‌چه که کشف مکانیزم تلومر را حتی از کشف روشی برای درمان سرطان جذاب‌تر می‌کند، پیدا شدن کورسویی از امید برای حل یکی از بزرگ‌ترین خواسته‌های تاریخی بشر است؛ عمر جاویدان! تلومر به‌عنوان محافظ کروموزوم، نقش اساسی در پایداری عمر سلول دارد و کم‌شدن طول دنباله تلومر باعث ضعف، سال‌خوردگی و درنهایت مرگ سلول می‌شود.

پژوهش‌هایی وجود دارد که نشان‌دهنده رابطه مستقیمی بین طول عمر موجودات زنده و کاهش طول تلومر است. این کشف باعث شده تا دانشمندان به‌دنبال داروهایی باشند که با تثبیت طول تلومر بتواند عمر موجودات زنده را افزایش دهد. این‌ تحقیقات هم‌آکنون روی موش درحال انجام است و به‌نظر می‌رسد در آینده‌ای نه‌چندان دور، بتوان درباره درستی آن‌ها قضاوت کرد.

گاهی وقت‌ها نام‌ها و تاریخ‌ها، در مسیر علم آن‌قدر مهم نیست که آثار و یافته‌ها مهم هستند. با این وجود برای ثبت در تاریخ بهتر است کمی ‌هم به سراغ زندگی کاشفان مکانیزم مولکولی تلومر برویم. الیزابت بلک‌برن، در ١٩٤٨، در استرالیا به‌دنیا آمد. لیسانس‌اش را از دانشگاه ملبورن و دکترایش را از دانشگاه کمبریج گرفت. یک دوره فوق‌دکتری را در دانشگاه ییل گذراند و سپس به‌عضویت هیات علمی دانشگاه کالیفرنیا برکلی درآمد. او از ١٩٩٠ تا امروز نیز استاد پزشکی و فیزیولوژی در دانشگاه کالیفرنیا ‌سنفرانسیکو است.

او زمانی که با جک زوستاک همکار بود، توانست مکانیزم حفاظت تلومر از کروموزم‌های خطی را کشف کند. زوستاک متولد ١٩٥٢، در لندن، اما در کانادا بزرگ شده است. دکترایش را سال ١٩٧٧ از دانشگاه کورنل گرفت و از ١٩٧٩ در دانشکده پزشکی هاروارد عضو هیات‌علمی شد. او الان استاد ژنتیک بیمارستان عمومی ماساچوست است. هم‌چنین با انستیتو پزشکی هوارد هیوز نیز درارتباط است.

جک زوستاک به پیام‌های تبریک تلفنی پاسخ می‌دهد

پس از این کشف، بود که بلک‌برن با کمک دانشجویش کرول گرایدر، پژوهش‌هایی را آغاز کرد که درنهایت منجر به کشف آنزیم تلومراز شد. کرول گریدر که متولد ١٩٦١ در سن‌دیگو کالیفرنیا است، دکترایش را سال ١٩٨٧ زیرنظر بلک‌برن در دانشگاه کالیفرنیا برکلی گرفت و یک دوره فوق‌دکتری در آزمایشگاه کلداسپرینگ، گذراند و الان هم استاد گروه زیست‌شناسی مولکولی و ژنتیکی دانشکده پزشکی دانشگاه جانزهاپکینز است.

جوایز نوبل پزشکی امسال، همراه جوایز برندگان سایر رشته‌ها، در دسامبر جاری در مراسم ویژه‌ای که فرهنگستان پادشاهی دانش‌های سوئد در استکهلم برگزار می‌کند، توسط پادشاه سوئد به آن‌ها اهدا خواهد شد.