«جان کریگ ونتر» پرآوازه‌ترین دانشمندان معاصر زیست‌شناسی و پزشکی نوین
کشف راه‌های نوین پیروزی بر بیماری‌ها
استیو استرنبرگ . ترجمه: مهرگان روزبه


• «جان کریگ ونتر» نخستین پژوهشگری است که توانسته کروموزومی مصنوعی بسازد که جانداران اطلاعات آن را می‌خوانند و عمل می‌کنند. او گفته‌ است: «ما در حال بازنگری تعریف سلامت هستیم» و «سرانجام دانشمندان راه‌های نوین پیروزی بر بیماری‌ها را کشف خواهند کرد». ...

اخبار روز: www.akhbar-rooz.com
پنج‌شنبه  ۲۰ دی ۱٣۹۷ -  ۱۰ ژانويه ۲۰۱۹


 
«جان کریگ ونتر» را باید یکی از بزرگ‌ترین، پرکارترین، موثرترین و پرآوازه‌ترین دانشمندان معاصر زیست‌شناسی و پزشکی نوین دانست. مجله معروف تایم در سال‌‌های ۲۰۰۷ و ۲۰۰۸ او را یکی از صد فرد تأثیرگذار جهان معرفی کرد. او یکی از موثرترین رهبران پروژه ژنوم انسان بود و نخستین پژوهشگری است که توانسته کروموزومی مصنوعی بسازد که جانداران اطلاعات آن را می‌خوانند و عمل می‌کنند. «ونتر» تاکنون چندین موسسه پژوهشی را بنیاد گذاشته است؛ ازجمله موسسه «سلرا ژنومیکس»، موسسه «تحقیقات ژنوم»، موسسه «کریگ ونتر» و نیز موسسه «افزایش طول عمر انسان». یکی از کارهای پژوهشی «ونتر» نمونه‌برداری از آب اقیانوس‌های جهان برای تعیین توالی ژنوم‌های میکروارگانیسم‌های آب و بررسی نقش بنیادی آنها در حیات بوده است که در سال ۲۰۰۳ آغاز شد و در سال ۲۰۰۶ پایان یافت. «ونتر» موسسه‌ای برای ایجاد ژنوم مصنوعی با هدف تغییر میکروارگانیسم‌ها برای تولید سوخت‌های پاک تأسیس کرد و گونه‌ای نیمه‌مصنوعی با نام مایکوپلاسما ساخته است. ژنوم این میکروارگانیسم که دارای ژن‌های مطلوب انسان است، در آزمایشگاه ساخته شده است. او در سال ۲۰۱۶ توانست ژن‌های اضافی حیات را حذف کند و یک ژنوم مصنوعی کامل را در آزمایشگاه بسازد. این ژنوم کوچک‌ترین ژنوم جانداران است و فقط ۴۷۳ ژن دارد. او در سال ۲۰۱۴ موسسه «افزایش طول عمر انسان» را تأسیس کرد که بر افزایش طول عمر انسان متمرکز است. برنامه اصلی سالانه این موسسه، توالی‌یابی ۴۰ هزار ژنوم با تمرکز بر سرطان و ژن‌های مرتبط با آن است. چندی است «کریگ ونتر» قدم بزرگ بعدی خود را برداشته و به قلمرو پزشکی پیشگیری و پزشکی دقیق پا گذاشته است. بلندپروازی «ونتر» گسترش کاربرد اطلاعات ژنی برای مراقبت از بیماران است. او قصد دارد برای درک ارتباط‌های پیچیده بین ژن‌ها و زیست‌شناسی، ازجمله بیماری‌های انسانی تا سال ۲۰۲۰ پایگاه داده‌ای از یک میلیون انسان در موسسه افزایش طول عمر انسان تهیه کند. او گفته‌ است: «ما در حال بازنگری تعریف سلامت هستیم» و «سرانجام دانشمندان راه‌های نوین پیروزی بر بیماری‌ها را کشف خواهند کرد».

شما پس از همکاری‌های بسیار با پروژه ژنوم انسان،از تعیین توالی ژنوم انسان دست کشیدید. چه چیزی باعث شد که چنین تصمیمی بگیرید؟

توالی‌یابی نخستین ژنوم‌ کمی بیشتر از صد میلیون دلار خرج برداشت و حدود ۹ ماه هم به درازا می‌کشید. رایانه‌ای که برای این کار ‌ساختیم، حدود ۵۰ میلیون دلار هزینه داشت. بنابراین، نمی‌توانستیم کار را به‌آسانی تکرار کنیم. پس تصمیم گرفتم تا زمانی که فناوری بنیادی، هم در زمینه فناوری رایانه و محاسبات و هم در زمینه فناوری توالی‌یابی تغییر نکرده است، کار دیگری اختیار بکنم. در واقع، به یک انقلاب واقعی‌ در این زمینه نیاز داشتیم که راه رسیدن به آن به‌دست‌آوردن تعداد بسیار زیادی ژنوم بود. آنالیز سنتی ژن با یک ژنوم نمی‌توانست مسئله‌ای را حل کند. چیزهای اندکی که درباره ناهنجاری‌های ژنی مانند بیماری‌های هانتینگتون و فیبروز کیستی می‌دانیم از بررسی خانواده‌های دارای سابقه کافی و تعداد بسیار زیادی از بیماران در چند نسل به‌دست آمده‌اند. می‌دانستم که به تعداد بسیار زیادی ژنوم و رویکردی کاملا نوین به آنالیز رایانه‌ای و محاسباتی نیاز داریم. بنابراین، تصمیم گرفتم که از فکری که در سال ۱۹۹۵ به ذهنم خطور کرده بود، خارج شوم. در آن زمان به فکر شناسایی نخستین جاندار تاریخ، یعنی Haemophilus influenza بودیم که به تعیین ژنوم نخستین ژنوم انسانی ختم شد.

این کار را چگونه انجام دادید؟

در آن زمان نخستین دو ژنوم تاریخ را توالی‌یابی کردیم. اولی ژنوم هموفیلوس آنفلوآنزا و دومی ژنوم باکتری Mycoplasma genitalium بود. در جست‌وجوی این بودیم که دریابیم کدام ژن‌ها برای حیات ضروری و کدام غیرضروری‌اند. این دو ژنوم بسیار با هم متفاوت بودند. تنها راه دستیابی به پاسخ، دستیابی به نقطه‌ای بود که از آنجا بتوانیم کد ژنتیک را بنویسیم، DNA را بسازیم و ساخت ژنوم را شروع کنیم. با همکارانم، هام اسمیت که هنوز در آزمایشگاه ۸۵ کار می‌کند و کارهای مهمی هم انجام می‌دهد و کلاید هاچیسون که در آن زمان در دانشگاه کارولینای شمالی تدریس می‌کرد، اما سرانجام به انستیتو پیوست، کار را آغاز کردیم. ما از وزارت انرژی بودجه‌ای برای شروع به‌کار گرفتیم. با phi X 174 که ویروس کوچکی است و می‌تواند به اشریشیا کلای حمله ‌کند و آن را بکشد، شروع کردیم. ساختن پنج هزار جفت‌باز این ویروس، اصلاح اشتباهات و تزریق آن به درون یک اشریشیا کلای کار بزرگی بود. اشریشیا کلای که یک باکتری معمولی است، با استفاده از این DNA فراساختی شروع کرد به ساختن اجزای ویروسی و همه اجزای ویروس طبیعی را تکثیر کرد و به این طریق ما به ‌دوران جدیدی از زیست‌شناسی که زیست‌شناسی مصنوعی است، وارد شدیم. در آن زمان، سخنگوی وزارت انرژی در گفت‌وگویی مطبوعاتی بسیار بزرگ این موضوع را اعلام کرد. پیشرفت بزرگی بود که با ویروس بسیار کوچکی به‌دست آمده بود.

و سپس با زیست‌شناسی مصنوعی شروع به دست‌کاری جانداران کردید؟

نوشتن کدهای ژنتیک بسیار دشوارتر از خواندن آنهاست، باید دقیق بود. باید دقیق عمل می‌کردیم. باید دستورکارهای درست به جاندار می‌دادیم تا کار کند؛ اگر نه، کدها کار نمی‌کردند. ما کار را با کوشش برای ساختن یک کروموزوم مصنوعی که دارای DNA‌ بسیار بزرگ‌تر بود، ادامه دادیم. وقت زیادی از ما گرفت. باید همه ابزارهای لازم برای متصل‌کردن قطعه‌های بزرگ DNA به ‌هم را می‌ساختیم. دولت کمی از این پروژه می‌ترسید، چون ما در حال تجربه برای ساختن جانداران جدید بودیم، بنابراین دولت هیچ پول دولتی‌ای به ما نداد. من تصمیم گرفتم موسسه‌ای به‌نام ژنومیک مصنوعی تأسیس کنم. هام اسمیت و دو نفر از دوستانش در تشکیل این شرکت مشارکت ‌کردند. این شرکت کارش را به‌صورت مجازی برای جمع‌‌آوری پول برای پشتیبانی از پروژه سلول مصنوعی شروع کرد. موسسه ژنومیک مصنوعی باید افکار و ابزار کافی را هم به ‌دست می‌آورد؛ انستیتو ونتر علم و اعتبار پژوهشی آن را تأمین کرد. ژنومیک مصنوعی سفارش‌های بسیاری دریافت کرد و به یک موسسه بزرگ تبدیل شد؛ بنابراین من ناگهان مدیر ارشد اجرائی دو موسسه شدم؛ یکی موسسه ژنومیک مصنوعی و دیگری انستیتو. این موسسه به توسعه ابزار برای فراساختن DNA مصنوعی و در توسعه و فروش ماشین‌آلاتی که برای اتصال قطعات DNA به‌ هم کاربرد دارند، کمک کرد و همچنین در تجارت بازنویسی ژنوم محصولاتش هم هست. این موسسه صد میلیون‌دلار سرمایه از شرکت اتحاد درمان‌شناسی جذب کرده است، برای کارهایی مانند استفاده از ابزارهای فراسازی ژنوم برای بازنویسی ژنوم خوک، به‌طوری‌که بتوانیم از اندام‌های بدن خوک برای پیوند به بدن انسان استفاده کنیم. می‌دانید که بدن انسان اعضای پیوندی بدن خوک را که ژن‌های خودی انسان دارند، کمتر پس می‌زند.

الان به چه کاری مشغول‌ هستید؟ آیا هنوز هم دور دنیا دریانوردی می‌کنید و نمونه‌‌های آب اقیانوس‌ها را جمع‌آوری می‌کنید؟

وقتی که ما روی نخستین ژنوم انسان کار می‌کردیم، پژوهشی توسط آکادمی ملی علوم درباره تنوع نسبتا اندک جانداران دریایی در مقایسه با جانداران خشکی، منتشر شده بود. می‌دانستم که می‌توانیم نمونه‌های DNA را از محیط‌های مختلف جمع‌آوری کنیم تا بدانیم واقعا در آنجا چه خبر است؟ چون ابزارهایی که ساخته بودیم، می‌توانستند مخلوط‌های درهم و پیچیده DNA را حتی تکه‌های شکسته DNA را از جانداران مختلف شناور و غوطه‌ور در آب اقیانوس‌ها از هم جدا کنند. ما می‌توانیم تکه‌های DNA‌ موجود در مخلوط را از هم جدا، آنها را به هم متصل و جاندارانی را که به آنها تعلق دارند، شناسایی کنیم. چون هرگونه زیستی فرمول ریاضی خاص خود را برای متصل‌کردن ‌ژنوم خود دارد. یکی از مهم‌ترین مشاهدات قبلی من همین بود. این باعث شد که من سفر جمع‌آوری نمونه‌های اقیانوسی را آغاز کنم. از برمودا شروع کردیم و در اولین نمونه‌برداری میلیون‌ها ژن جدید و ده‌ها هزار گونه جدید کشف کردیم. فهمیدیم فرض ما درباره تنوع نادرست بوده است. پنج سال دور دنیا دریانوردی کردیم و از هر حدود ۲۰۰ مایل یک نمونه ‌برداشتیم. داده‌های بسیار عظیمی را که از ژن‌ها و توالی‌های ویروسی به‌دست آورده بودیم، ترکیب کردیم و این به درک ما از آنچه درباره جانداران اقیانوس‌ها می‌دانیم، کمک بسیار کرد. این دریانوردی‌ها هنوز هم ادامه دارد. تا حالا شش سفر به قطب جنوب داشته‌ایم. دریای بالتیک، مدیترانه و دریای سیاه را پوشش داده‌ایم. داده‌هایی را که به دست می‌آوریم، دائم آنالیز می‌کنیم؛ چون مقدار زیادی داده داریم. یک پایم روی اقیانوس‌ است و پای دیگرم در آزمایشگاه.

درباره پروژه جدیدتان افزایش طول عمر انسان هم توضیح می‌دهید؟

همه این فعالیت‌هایی که گفتم، ادامه دارند، اما من منتظر موقعیت مناسبی برای شروع سلرا-۲ هستم؛ البته اگر فناوری اجازه دهد. یعنی کاری که 15سال انجام داده‌ام. برای این کار به اطلاعاتی لازم دارم و به همین علت تا حالا تعداد بسیار زیادی ژنوم آماده کرده‌ام. دو سال بیشتر نیست که قیمت توالی‌یابی ژنوم کامل و تعیین داده‌های قابل‌قبول که برای کارهای بالینی مناسب هستند، به زیر دو هزار دلار رسیده است. محاسبات و رایانه‌ها هم پابه‌پای توالی‌یابی پیشرفت کرده است. اکنون می‌توانید چیزی مشابه کامپیوترهایی که برای ما ۵۰ میلیون دلار خرج برمی‌داشت، با صد دلار به ‌دست آورید. به این علت بود که تصمیم گرفتم ژنومیک انسان را در مقیاس بزرگ کلید بزنم. ما موسسه افزایش طول عمر را به‌عنوان موسسه‌ای فراگیر تشکیل داده‌ایم، چون به همه بیماری‌ها و همه صفات درون ژنوم انسان می‌نگریم. کار را با موسسه‌ها و نیز همکاران دانشگاهی شروع کرده‌ایم که اطلاعات بسیار زیادی درباره بیماران دارند؛ مثلا اکنون با گروهی از دانشگاه سان‌دیگو که در حال بررسی حدود دو هزار بیمار کبدی هستند، کار می‌کنیم. چند سال است که بیماران را زیر نظر دارند و داده‌های بالینی بسیاری دارند؛ ولی چیزی از ژنوم آنها نمی‌دانند. به نظر ما، در تبادل برای انجام ژنوم بیماران، همه داده‌هایی که دارند، به ما خواهند داد. شروع کرده‌ایم به ساختن پایگاه داده‌ها برای مقاصد تفسیر ژنوم در ارتباط با داده‌ها.

به چیز دیگری هم نیاز دارید؟

ما دریافته‌ایم که داده‌های بالینی به وضعیت پزشکی افراد محدود می‌شوند؛ بنابراین تصمیم گرفتیم موسسه هسته سلامت را تشکیل بدهیم. در آنجا علاوه‌بر ژنومیک چیزهای زیاد دیگری را هم که می‌توانیم در یک ویزیت در یک روز اندازه‌گیری کنیم، اندازه‌گیری می‌کنیم. با دو دستگاه ام‌آر‌آی‌، یک سی‌تی‌اسکن برای اسکن قلب بیمار را معاینه می‌کنیم و سنجش تراکم استخوان انجام می‌دهیم و مقدار چربی را هم اندازه می‌گیریم. همچنین تست‌های عصب‌شناسی را به روش‌های متفاوتی انجام می‌دهیم. در این فرایند، دریافته‌ایم که افراد به‌ظاهر سالمی که این آنالیزها روی آنها انجام می‌شود، در واقع همیشه سالم نیستند. معلوم شده است که ۴۰ تا ۵۰ درصد از افراد سالم بیماری‌هایی مهم یا حتی در برخی موارد، بیماری‌های تهدیدکننده زندگی دارند؛ ولی کاملا نسبت به آن ناآگاه‌اند؛ چون بیماری‌ها هنوز به سطحی نرسیده‌اند که نشانگان خود را ظاهر کنند. ما داریم مفهوم سلامت را که میراث قرن‌های ۱۳ و ۱۴ است، بازتعریف می‌کنیم. تعریف قدیمی می‌گوید اگر بیماری مشهودی ندارید و احساس بیماری نمی‌کنید، پس سلامت هستید.

یکی از موضوع‌های مهم «پزشکی دقیق» سرطان است. آیا شما علاوه‌بر کوشش برای تشخیص آن در مراحل اولیه، کار دیگری هم می‌کنید؟

ما داریم محصول جدید سرطان‌مان را از کار درمی‌آوریم که قیمت آن فقط سه هزار دلار خواهد بود؛ ولی در مقابل حدود ۱۰ برابر جامع‌تر از نمونه‌های قبلی است. سعی می‌کنیم بهای آن را به اندازه‌ای برسانیم که هم همه مردم بتوانند از آن استفاده کنند و هم شرکت‌های بیمه بتوانند آن را جبران کنند و به‌علاوه اطلاعات باکیفیت‌تری به متخصصان سرطان‌ بدهد. هم‌اکنون ما با مراکز اصلی کلینیک جهانی سرطان همکاری می‌کنیم. مدل کاری ما همکاری و ارتباط است. ما توالی‌یابی جامعی از تومور و ژنوم بیمار انجام می‌دهیم. به دستگاه ایمنی و ترکیب ژنی او نگاه می‌کنیم و تومور را به روشی نوین و دقیق کاملا مشخص می‌کنیم. می‌توانیم به بیمار بگوییم کدام دارو در درمان تومورهایش مناسب است و کدام دارو برای او خاصیتی ندارد. مارکرهای سلول‌های سرطانی را برای به‌کارگیری ایمنی‌درمانی یا واکسن سرطان شناسایی می‌کنیم.

دورنمای این کار شما چگونه است؟ این کار چه تفاوتی با کارهای دیگران دارد؟

هدف اصلی ما برقراری پیوند دقیق میان تفاوت‌های ژنی یا صفات یا شرایط کلینیکی است. ما هنوز در سطح حدود یک درصد در حد توانایی تفسیر دقیق نرم‌افزار ژنتیک انسانی‌مان هستیم. با‌وجود‌این، همین حالا فقط با آنالیز کد ژنتیک شما می‌توانیم تصویری از شما تهیه کنیم. می‌توانیم به شما بگوییم قد شما چقدر باید باشد، شاخص توده بدنی (BMI) شما چقدر باید باشد و رنگ چشم و رنگ موی شما کدام است. ما در حال به‌دست‌آوردن برنامه سخت‌افزاری هستیم که هرکدام از ما را ساخته است؛ شکل بینی و وضعیت نخاع شما. آیا نخاع شما به اندازه‌ای باریک است که در آینده برای شما مشکل‌آفرین خواهد بود. در این مرحله، مقداری آمار و احتمالات درباره چگونگی ترکیب ژنی شما که بر شما موثر است، در اختیار داریم. باید بتوانیم کارمان را بهتر انجام دهیم. ژنوم ما کدهایی برای همه سخت‌افزار بدن ما دارد. تعیین می‌کند که ما چه کسی هستیم و حتی مقدار زیادی از رفتار ما و فرایندهای فکری ما را هم تعیین می‌کند. ما نمی‌دانیم چگونه هرکدام از اینها را از روی ژنوم بخوانیم. برای اینکه موفق شویم، به تعداد زیادی انسان نیاز داریم.

بهای این سرویس چقدر است؟

موسسه هسته سلامت قیمت آن را ۲۵ هزار دلار تعیین کرده است. ما تعداد زیادی دستگاه‌ بسیار پیچیده داریم که به تعداد زیادی تکنیسین و پزشک‌ نیاز دارند تا با آنها کار کنند و اطلاعات را به افراد بدهند. سود بسیار اندکی در این کار وجود دارد. فکر می‌کنم ۲۵ هزار دلار قیمت مناسبی باشد. فکر نمی‌کنم چیزی شبیه آن در جای دیگری پیدا شود. کارکنان سلامت باید همین کار را کنند؛ چون کشف زودهنگام چیزها، نوعی صرفه‌جویی مالی است و اثر عظیمی بر زندگی انسان‌ها دارد. سازمان‌های بیمه عمر خیلی به این علاقه‌مندند. شرکت‌های بیمه با یافتن چیزهایی که در غربال‌گری نمی‌بینند، مانند اینکه آیا کسی آنوریسم مغزی دارد یا نه، علاقه زیادی به این دارند که بدانند مثلا شخص ۵۰ سال عمر می‌کند یا ۹۰ سال. در ازای ۴۰ میلیون دلار خسارت بیمه، 40 سال تفاوت اهمیت زیادی وجود دارد. وقتی که سرطان در مراحل اولیه تشخیص داده شود، می‌توان به‌آسانی آن را جراحی کرد و برداشت؛ بدون شیمی‌درمانی و پرتودرمانی‌های بعدی.

چین کارهای بسیار زیادی روی توالی‌یابی ژنی با توان بسیار بالا انجام می‌دهد. کار آنها را در مقایسه با کار خودتان چگونه ارزیابی می‌کنید؟

سرمایه‌داران بسیاری از چین داریم که به ما گفته‌اند برنامه ما بسیار پیشرفته‌تر از برنامه چینی‌هاست. آنها هنوز در مراحل بسیار ابتدایی هستند. می‌توان گفت این مسابقه توالی‌یابی ژنوم انسان نوعی بازی مجموع‌صفر است. با هشت میلیارد انسانی که روی زمین زندگی می‌کنند، ژنوم‌های بسیاری برای توالی‌یابی وجود دارد؛ به‌طوری‌که بتوانیم ژنوم را بهتر درک کنیم. ما در حال بررسی راه‌های همکاری با گروه‌های چینی هستیم تا بتوانیم طول عمر آدمی را افزایش دهیم.

در آینده چه کارهای جالب دیگری دارید که انجام دهید.

تصمیم دارم بازنشسته شوم.

منبع: شرق- www.usnews.com